UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE QUITO...Nosotros, Pablo Andrés Sunta Zapata y Diana...

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA

SEDE QUITO

CARRERA:

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Trabajo de titulación previo a la obtención del título de:

INGENIEROS ELECTRÓNICOS

TEMA:

DESARROLLO DE UN ENTRENADOR INALÁMBRICO DE

PLANTAS DE CONTROL MEDIANTE UNA HERRAMIENTA DE

PROGRAMACIÓN IOT

AUTORES:

DIANA CRISTINA YÁNEZ ZAMBRANO

PABLO ANDRÉS SUNTA ZAPATA

TUTOR:

PILLAJO ANGOS CARLOS GERMÁN

Quito, Enero 2021

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1. CESION DE DERECHOS DE AUTOR

Nosotros, Pablo Andrés Sunta Zapata y Diana Cristina Yánez Zambrano, con

documentos de identificación N° 1725988206 y N° 1721712477 respectivamente,

manifestamos nuestra voluntad y cedemos a la Universidad Politécnica Salesiana

la titularidad sobre los derechos patrimoniales en virtud de que somos autores del

trabajo de titulación intitulado: DESARROLLO DE UN ENTRENADOR

INALÁMBRICO DE PLANTAS DE CONTROL MEDIANTE UNA

HERRAMIENTA DE PROGRAMACIÓN IOT , mismo que ha sido desarrollado

para optar por el título de: INGENIERO ELECTRÓNICO , en la Universidad

Politécnica Salesiana, quedando la Universidad facultada para ejercer plenamente

los derechos cedidos anteriormente.

En aplicación a lo determinado en la Ley de Propiedad Intelectual, en nuestra

condición de autores nos reservamos los derechos morales de la obra antes citada. En

concordancia, suscribimos este documento en el momento que hacemos entrega del

trabajo final en formato digital a la Biblioteca de la Universidad Politécnica Salesiana.

…………………………………. ………………………………….

Pablo Andrés Sunta Zapata Diana Cristina Yánez Zambrano

C.I. No. 1725988206 C.I. No. 1721712477

Quito, Enero 2021

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DECLARACIÓN DE COUTORIA DEL DOCENTE TUTOR

Yo, declaro que bajo mi dirección y asesoría fue desarrollado el Proyecto Técnico,

DESARROLLO DE UN ENTRENADOR INALÁMBRICO DE PLANTAS DE

CONTROL MEDIANTE UNA HERRAMIENTA DE PROGRAMACIÓN IOT,

realizado por Sunta Zapata Pablo Andrés y Yánez Zambrano Diana Cristina,

obteniendo un producto que cumple con todos los requisitos estipulados por la

Universidad Politécnica Salesiana para ser considerados como trabajo final de

titulación.

Quito, Enero 2021

………………………………………

Carlos Germán Pillajo Angos

C.I. No. 1709255119

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2. DEDICATORIA

Este trabajo es dedicado a mis padres Guillermo Sunta y Mirian Zapata que, con su

amor, apoyo incondicional, ejemplo, estudio y trabajo son el pilar fundamental de mi

formación personal y académica, mis hermanos Diego y Anthony los cuales son mi

compañía, inspiración e impulso para seguir adelante en mi vida.

Pablo

Dedico este trabajo de titulación a mis padres Carlos Yánez y Clara Zambrano quienes

trabajan día y noche para que mi hermano y yo seamos unos buenos profesionales y

unas buenas personas, y por qué ellos siempre me han apoyado incondicionalmente en

todas mis metas, confiando en mí a cada momento.

También este trabajo se lo dedico a mi hermano Adam Yánez quien es mi otro impulso

fundamental para ser una mejor persona cada día.

Diana

v

3. AGRADECIMIENTOS

Agradezco a mis tíos, primos, abuelos, por estar siempre presente en cada aspecto de

mi vida ayudándome e impulsándome para ser un profesional y un buen ser humano,

agradezco a mis amigos que, a pesar de las dificultades, hicieron que la estancia en la

universidad sea muy agradable y que cada uno de ellos dejo una huella en mí.

Pablo

Quiero dar gracias a Dios por la oportunidad de culminar con éxito esta etapa de mi

vida, de igual forma agradecer a toda mi familia y amigos por cada aliento para seguir

adelante y un agradecimiento especial a mis padrinos y abuelita, porque jamás dejaron

que me faltara algo en todos mis años de estudio y han sido incondicionales en todos

los aspectos de mi vida.

Diana

Agradecemos a la Universidad Politécnica Salesiana, a los docentes y autoridades por

abrir las puertas de sus prestigiosas aulas, ayudándonos a cumplir el sueño de culminar

nuestros estudios universitarios, con bases en la ciencia, tecnología y valores humanos

para triunfar en nuestras carreras profesionales, en la vida.

Además, agradecemos a nuestro tutor y amigo Ing. Carlos Pillajo quien nos motivó

constantemente y ayudó con todos los medios para poder llevar a cabo este proyecto

de titulación.

Los autores

vi

4. ÍNDICE

1. CESION DE DERECHOS DE AUTOR .......................................................... ii

2. DEDICATORIA ................................................................................................ iv

3. AGRADECIMIENTOS ..................................................................................... v

4. ÍNDICE .............................................................................................................. vi

5. RESUMEN ......................................................................................................... xi

6. ABSTRACT ...................................................................................................... xii

1. CAPÍTULO 1 ANTECEDENTES .................................................................... 1

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ......................................................... 1

1.2 JUSTIFICACIÓN .......................................................................................... 2

1.3 OBJETIVOS .................................................................................................. 3

1.3.1 Objetivo General .................................................................................... 3

1.3.2 Objetivos Específicos ............................................................................. 3

1.4 METODOLOGÍA ......................................................................................... 3

2. CAPÍTULO 2 FUNDAMENTACIÓN TEORICA .......................................... 4

2.1 SISTEMAS DE CONTROL .............................................................................. 4

2.1.1 Elementos de un sistema de control ................................................................ 5

2.1.2 Sistema de control de lazo cerrado ................................................................... 5

2.2 COMUNICACIÓN INALAMBRICA WI-FI .................................................... 6

2.3 WIRELESS NETWORK CONTROL SYSTEM (WNCS) ............................... 6

2.4 INTERNET DE LAS COSAS (IOT) ................................................................. 7

2.4.1 Protocolo MQTT ......................................................................................... 7

2.4.2 Modelo de Publicación y Suscripción ......................................................... 8

2.5 EPC (ENTRENADOR DE PLANTAS DE CONTROL) .................................. 9

vii

2.6 PLACA DE DESARROLLO NODE MCU ESP8266 ....................................... 9

2.7 NODE RED ...................................................................................................... 10

2.8 TARJETA EMBEBIDA................................................................................... 11

3. CAPÍTULO 3 FUNDAMENTACIÓN TEORICA ........................................ 12

3.1 DIAGRAMA DEL WEPC ............................................................................... 12

3.1.1 Diseño electrónico de alimentación del WEPC ........................................ 13

3.1.2 Planta de velocidad y posición ............................................................. 15

3.1.3 Planta temperatura y nivel .................................................................... 16

3.1.4 Planta de domótica ............................................................................... 18

3.2 DISEÑO WEPC .......................................................................................... 19

3.3 DIAGRAMA DE CONTROL DEL WNCS .................................................... 21

3.4 DIAGRAMA DE BLOQUES Y COMUNICACIONES EN EL WEPC......... 22

3.5 IMPLEMENTACIÓN COMUNICACIÓN MQTT ENTRE WEPC -

RASPBERRY PI 3 ................................................................................................. 23

3.5.1 Comunicación Raspberry PI 3 – MQTT ................................................... 23

3.5.2 Comunicación NodeMCU ESP8266 – MQTT ......................................... 24

3.5.3 Instalar Node-RED .................................................................................... 26

3.6 PROGRAMACIÓN EN NODE-RED.............................................................. 27

3.6.1 Planta Motor - Servomotor ....................................................................... 27

3.6.2 Planta de temperatura y nivel .................................................................... 29

3.6.3 Planta de domótica .................................................................................... 32

4. CAPÍTULO 4 PRUEBAS Y RESULTADOS ................................................ 36

4.1 FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA PLANTA MOTOR DC ......................... 36

4.1.1 PID planta de Velocidad ........................................................................... 38

4.2 FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA PLANTA DE TEMPERATURA .......... 41

4.2.1 PID planta de Temperatura ....................................................................... 43

4.3 FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA PLANTA NIVEL .................................. 45

viii

5. CAPÍTULO 5 ANTECEDENTES .................................................................. 48

5.1 CONCLUSIONES ........................................................................................... 48

5.2 RECOMENDACIONES .................................................................................. 49

6. REFERENCIAS ............................................................................................... 50

7. ANEXOS ........................................................................................................... 52

ix

INDICE DE FIGURAS

Figura 2. 1 Entrada y Salida de Proceso ...................................................................... 4

Figura 2. 2 Sistema de control en lazo cerrado ............................................................ 6

Figura 2. 3 Un sistema de control en red inalámbrico ................................................. 7

Figura 2. 4 Funcionamiento PUB/SUB ........................................................................ 8

Figura 2. 5 Planta de Entrenamiento ............................................................................ 9

Figura 2. 6 Placa de desarrollo NODE MCU ............................................................. 10

Figura 2. 7 Interfaz gráfica Node RED ...................................................................... 10

Figura 3. 1 Esquema de conexiones WEPC ............................................................... 12

Figura 3. 2 Esquema didáctico del proyecto .............................................................. 13

Figura 3. 3 Circuito Electrónico de alimentación ...................................................... 14

Figura 3. 4 Circuito Electrónico switch (Inalámbrico - Externo) .............................. 14

Figura 3. 5 Circuito Electrónico de Señales de Sensores ........................................... 15

Figura 3. 6 Esquemático Velocidad/Posición ............................................................ 16

Figura 3. 7 Planta de Velocidad y Posición ............................................................... 16

Figura 3. 8 Esquemático Temperatura/Nivel ............................................................. 17

Figura 3. 9 Planta de Temperatura ............................................................................. 17

Figura 3. 10 Planta de Nivel ....................................................................................... 18

Figura 3. 11 Esquemático Domótica .......................................................................... 19

Figura 3. 12 Planta de Domótica ................................................................................ 19

Figura 3. 13 Distribución de elementos WEPC ......................................................... 20

Figura 3. 14 WEPC .................................................................................................... 20

Figura 3. 15 Sensores y Actuadores WEPC ............................................................... 21

Figura 3. 16 Diagrama de control WNCS .................................................................. 21

Figura 3. 17 Diagrama de bloques y comunicaciones WEPC ................................... 23

Figura 3. 18 Ventana de instalación pluggin .............................................................. 25

Figura 3. 19 Ventana de instalación tarjeta ESP8266 ................................................ 25

Figura 3. 20 Ventana de instalación librería .............................................................. 26

Figura 3. 21 Control PID en NODE-RED ................................................................. 28

Figura 3. 22 Programación Servomotor NODE-RED................................................ 28

Figura 3. 23 Motor DC y Servomotor ........................................................................ 29

Figura 3. 24 Programación PID temperatura en NODE-RED ................................... 31

Figura 3. 25 Programación Nivel/Temperatura ......................................................... 31

x

Figura 3. 26 Programación Entradas domótica .......................................................... 33

Figura 3. 27 Programación Salidas domótica leds ..................................................... 34

Figura 3. 28 Programación Salidas domótica relé/buzzer .......................................... 34

Figura 3. 29 Dashboard domótica .............................................................................. 35

Figura 4. 1 Datos y Set Point Planta Motor DC ......................................................... 37

Figura 4. 2 Función de transferencia Planta de Motor DC ........................................ 37

Figura 4. 3 PID Tuner Matlab para Planta de Velocidad (Motor DC) ....................... 38

Figura 4. 4 Valores Kp, Ki, Kd según PID Tuner ...................................................... 39

Figura 4. 5 Gráfica Resultante ................................................................................... 39

Figura 4. 6 Kp, Ki, Kd finales .................................................................................... 40

Figura 4. 7 Gráficas y PID resultante Motor PID ...................................................... 40

Figura 4. 8 Set point de 101 rpm ,62 rpm y 110 rpm ................................................. 41

Figura 4. 10 Función de Transferencia Planta de Temperatura ................................. 43

Figura 4. 11 PID Tuner Matlab para Planta de Temperatura ..................................... 44

Figura 4. 12 Valores Kp, Ki, Kd Temperatura ........................................................... 44

Figura 4. 13 Gráfica y Resultados PID de Temperatura ............................................ 45

Figura 4. 14 Datos y Set Point Planta de Nivel .......................................................... 46

Figura 4. 15 Función de transferencia Planta de Nivel .............................................. 47

INDICE DE TABLAS

Tabla 2. 1 Atributos de las tarjetas de desarrollo ....................................................... 11

Tabla 3. 1 Topics y Variables Motor-Servomotor ..................................................... 27

Tabla 3. 2 Topics y Variables Temperatura- Nivel .................................................... 30

Tabla 3. 3 Topics y Variables Domótica .................................................................... 32

xi

RESUMEN

Desarrollo de un entrenador inalámbrico de plantas de control (WEPC), es un banco

de pruebas mediante el cual es posible obtener un modo de entrenar al usuario en los

distintos tipos de control inalámbrico en las diferentes plantas, el cual consta de 5

plantas divididas en tres partes, cada una de estas es controlada por una tarjeta

embebida NODEMCU ESP8266 con conexión Wifi, la primera tarjeta maneja el

control de posición angular y velocidad de un motor, la segunda tarjeta tiene lo

necesario para controlar las variables de nivel y temperatura y la tercera tarjeta está

asociadas a señales de entrada-salida digitales y una entrada analógica, que sirven para

controlar dispositivos domóticos. En cada una de las plantas está distribuido tanto

sensores como actuadores conectados a su respectiva tarjeta embebida que brindarán

la información del estado actual de la planta. La tarjeta embebida será la encargada de

procesar las señales eléctricas de los sensores enviar los datos al bróker o servidor,

recibir datos del mismo y emitir señales eléctricas a los actuadores. El servidor o

bróker es una Raspberry Pi 3 un mini ordenador independiente con conexión Wifi y

su respectivo software Node-Red, el cual recibe los datos, los procesa, toma decisiones

según los algoritmos desarrollados por el usuario y envía estas decisiones a cada una

de las plantas, también cuenta con una interfaz gráfica para observar y manipular cada

una de las variables en sus diferentes plantas, la comunicación entre la planta y el

servidor será desarrollada mediante protocolos de comunicación IOT.

xii

5. ABSTRACT

Development of a wireless control plant trainer (WEPC), is a test bench through which

it is possible to obtain a way to train the user in the different types of wireless control

in the different plants, which consists of 5 plants divided into three parts, each one is

controlled by a NODEMCU ESP8266 embedded card with WIFI connection, the first

card handles the control of angular position and speed of a motor, the second card has

what is necessary to control the variables of level and temperature and the third card

is associated with digital input-output signals and an analog input, which serve to

control home automation devices. Both sensors and actuators are distributed in each

of the plants, connected to their respective embedded card that will provide

information on the current state of the plant. The embedded card will be in charge of

processing the electrical signals from the sensors, sending the data to the broker or

server, receiving data from it and emitting electrical signals to the actuators. The server

or broker is a Raspberry Pi 3 an independent minicomputer with WiFi connection and

its respective Node-Red software, which receives the data, processes it, makes

decisions according to the algorithms developed by the user and sends these decisions

to each of the plants also have a graphical interface to observe and manipulate each

one of the variables in their different plants. Communication between the plant and the

server will be developed using IOT communication protocols.

xiii

INTRODUCCIÓN

El presente proyecto se realizó con fines académicos y de investigación, debido a que

cada planta dentro del entrenador tiene la opción de ser manejada inalámbricamente o

externamente para que el usuario, comprenda y analice los comportamientos que

presentan los diferentes procesos y obtenga más información en el momento de su

aprendizaje, a continuación, se describe el desarrollo del documento.

En el primer capítulo se expone el planteamiento del problema y los respectivos

objetivos a desarrollar en el presente proyecto, según los requerimientos de un banco

de pruebas para sistemas de control inalámbrico.

En el capítulo 2 se presenta de manera rápida los conceptos necesarios para la

implementación del banco de pruebas tales como: lazos de control, comunicación

inalámbrica con su respectivo protocolo e internet de las cosas, que permitan realizar

aplicaciones donde se pueda manipular sistemas de control de velocidad, temperatura

y domótica con su respectivo sistema de comunicación inalámbrica.

En el capítulo 3 se procede al diseño de la placa electrónica, implementación del

protocolo de comunicación y el desarrollo de la interfaz gráfica de cada una de las

plantas de control, con el fin de efectuar diferentes pruebas a su funcionamiento.

En el cuarto capítulo se desarrollan los ensayos en cada planta con sus respectivos

sistemas de control con la función de transferencia asociada a cada sistema, para

puntualizar los resultados adquiridos.

En el capítulo 5 se redacta las conclusiones y recomendaciones basado en las pruebas

y los resultados que se aplicaron al proyecto, antes y después del diseño e

implementación del sistema.

1

1. CAPÍTULO 1

ANTECEDENTES

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El mundo actual está muy interesado en el desarrollo de aplicaciones, así como

monitoreo, diagnóstico y control en los sectores medioambiental, médico, agrícola e

industrial, con el objetivo de investigar para mejorar las condiciones ambientales y

sociales de la comunidad en general, además, incrementar la calidad y productividad

en los procesos industriales. (Archila Cordova, 2013, pág. 4)

Para el estudiante o docente representa un problema el no tener sistemas de

automatización inalámbricos listos en hardware y software ya que requieren la

conexión e interacción de numerosos sensores y actuadores de una forma segura, ligera

y confiable para poder aprender o investigar en sistemas de control inalámbricos. El

mercado actual solo ofrece entrenadores de control convencionales es decir

controlados por señales eléctricas que no se adecuan a las nuevas tendencias de la

tecnología mundial como es el IOT.

Según Rallo (2019), los procesos industriales requieren alta fiabilidad en su control,

un elemento muy importante es la rapidez en la que se transmiten los datos para poder

verificar en qué estado se encuentran las variables a manipular y emplear un

determinado control para un correcto comportamiento, por su seguridad, bajo tiempo

de retardo y fiabilidad las comunicaciones por cable son de uso tradicional en este tipo

de proceso, pero las nuevas tecnologías dentro de los sistemas de automatización

dirigen a investigar mecanismos que admitan realizar los mismos procesos, pero con

la libertad y escalabilidad que brindan las comunicaciones inalámbricas como el

Wireless.

Dentro de la ingeniería, los procesos industriales han usado el concepto de internet de

las cosas, innovando desde la manera en que se comunican sensores con actuadores

hasta la manera de procesar y almacenar cada dato obtenido en los diferentes procesos,

causando con esto que los métodos académicos de aprendizaje actuales principalmente

los que son sobre la teoría de control e instrumentación con IOT se vean muy limitados

2

en cuanto a desarrollo de proyectos y prácticas de laboratorio, por lo tanto un equipo

electrónico que contenga los principales procesos con un control inalámbrico,

optimizaría el tiempo en que se realizan dichos proyectos y se agilizaría el proceso de

aprendizaje de los mismos.

Por lo anteriormente expuesto, se plantea la siguiente pregunta: ¿Existe un entrenador

de sistemas de control inalámbrico que, mediante protocolos basados en programación

en red, permitan ejecutar aplicaciones IOT, en donde se pueda efectuar el

entrenamiento de algoritmos de control?

1.2 JUSTIFICACIÓN

En el 2009 National Instruments lanzo al mercado un entrenador de plantas de control

(EPC), el cual “es un equipo electrónico que incluye sensores y actuadores típicos en

los sistemas de instrumentación y control tales como temperatura, velocidad,

posición”. (National Instruments, 2016, pág. 5) El mismo que está diseñado para

conectarse a un ordenador por medio de una tarjeta de adquisición de datos DAQ, con

el objetivo de facilitar el aprendizaje de conceptos de teoría de control e

instrumentación.

La necesidad de acondicionar un proceso académico más dinámico en el área sistemas

de control con IOT, requiere de una conexión teórico-práctico que enfoque al usuario

a ser una persona capacitada a la hora de enfrentar problemas reales, es por eso que el

entrenador propuesto conecta al usuario a formar parte de la solución a problemas

reales tangibles para aplicar la teoría de control, aprovechando este recurso a través de

la elaboración de prácticas de laboratorio y proyectos. Bajo este objetivo, se encontró

una gran utilidad en desarrollar una tarjeta electrónica que maneje las principales

plantas que se encuentran en los procesos industriales, para aprender los diferentes

tipos de control y bajo las nuevas tendencias tecnológicas, como la comunicación

inalámbrica y el internet de las cosas. Por lo tanto, se hace imprescindible el desarrollo

de un entrenador didáctico de plantas para sistemas de control en red inalámbricas que

permitirá el estudio y la rápida implementación de proyectos de control, además el

usuario podrá enlazar diferentes procesos al mismo tiempo y de esta manera se

contribuye con el aprendizaje de la nueva teoría de WNCS.

3

1.3 OBJETIVOS

1.3.1 Objetivo General

Desarrollar un prototipo de entrenador inalámbrico de planta de control mediante una

herramienta de programación IOT para el entrenamiento de algoritmos de control.

1.3.2 Objetivos Específicos

- Elaborar plantas de control de velocidad, temperatura, domótica con sus

respectivos sensores y actuadores, utilizando 3 controladores en todo el

entrenador para su respectivo sistema de control inalámbrico.

- Implementar un sistema de comunicación inalámbrico mediante el protocolo

MQTT (Message Queing Telemetry Transport) para el control de las diferentes

plantas.

- Gestionar los datos obtenidos de las plantas a través de un sistema embebido

inalámbrico para su interpretación, ejecución y procesamiento.

- Realizar pruebas de control inalámbrico aplicando algoritmo de control PID

para la comprobación de su correcto funcionamiento.

+

1.4 METODOLOGÍA

Con la metodología investigativa se tomarán artículos referenciales para estudiar el

comportamiento de sistemas que integren plantas velocidad, temperatura y control por

redes inalámbricas, con la intención de determinar los recursos necesarios para su

implementación.

Con la metodología cuantitativa se realizará la medición de las diferentes variables que

presentan cada una de las plantas este dato será enviado hacia el controlador

inalámbrico para realimentar el sistema.

Con la metodología exploratoria del tiempo de respuesta de los sistemas de control

implementados.

4

2. CAPÍTULO 2

FUNDAMENTACIÓN TEORICA

En el presente capítulo se estudia los fundamentos teóricos que se deben tomar en

cuenta para el desarrollo correcto del entrenador, utilizando los principios de la Teoría

de Control y el Internet de las Cosas. Como lo son los conceptos de Sistemas de

control, sus elementos para el desarrollo apropiado del lazo de control del WEPC,

también se investiga sobre la comunicación inalámbrica, los nuevos conceptos para

trabajar con IOT y las placas de desarrollo con Wi-Fi, a su vez se realiza una

comparación de tarjetas embebidas para explicar el uso de la Raspberry Pi3.

2.1 SISTEMAS DE CONTROL

“Un sistema de control automático es una interconexión de elementos que conforman

una configuración señalada como sistema, de tal manera que el ajuste resultante es

capaz de controlarse por sí mismo”. (Gaviño, 2010)

Según Gaviño (2010) un sistema o un integrante del sistema a ser controlado, al cual

para obtener una respuesta o salida y(t), se le aplica una señal r(t) en condición de

entrada en todo caso puede representarse mediante bloques. (figura 2.1)

Figura 2. 1 Entrada y Salida de Proceso

Fuente (Gaviño, 2010)

El enlace que existe entre la entrada y salida es una correlación de causa y efecto con

el sistema, en modo que el proceso a controlar nombrado “planta” vincula la salida

con la entrada como lo indica Gaviño (2010). Son necesarios tres factores, para la

conformación de los procesos automáticos actuales como lo indican Contreras,

Tristancho y Vargas (2015).

5

- Sensores los mismos que receptan el estado del sistema

- Actuadores los cuales emiten señales de control

- Unidades de control que ejecutan el programa y toman decisiones

2.1.1 Elementos de un sistema de control

Morales y Ramírez (2013) señalan que aparte del sistema dinámico a ser controlado,

un sistema de control tiene los siguientes elementos:

Empezando por la “planta” la cual es el sistema a controlar. Teniendo en cuenta que

cada sistema se representa en base a su formulación matemática. Siendo así que una

parte predomínate del sistema, sea la dinámica del mismo, permitiendo normas o leyes

de control funcionales y adecuadas para un buen desempeño. Los actuadores también

son componentes de un sistema de control y son dispositivos físicos que efectúan las

acciones de control. Conocido de igual forma como aquel elemento que toma la

energía del sistema y lo transforma en el movimiento, tendencia o esfuerzo físico.

De igual forma los sensores (lm35, encoder, sensores ultrasónicos, entre otros) que

permiten al dispositivo electrónico, mediante post-procesamiento de sus lecturas,

conocer su posición (al igual que otros valores) con respecto a un punto de referencia,

el cual es de un origen fijo de coordenadas, que se pueden considerar como el origen

de coordenadas del sistema, sabiendo que puede ser local o global.

Y por último el controlador es el elemento del sistema que ejecuta el cálculo de la

salida de control necesaria para que así el sistema llegue al estado que se desea.

2.1.2 Sistema de control de lazo cerrado

Vázquez, Cardona y Leal (2015) definen que la señal de salida con acción directa sobre

el control es el denominado Control de lazo cerrado, también llamados como control

realimentado ya que esta señal es la encargada de efectuar el resultado de comparación

o el error, en donde la salida del comparador, ingresa al control y se resuelve para

reducir dicho error obteniendo así el set point o valor deseado en la salida del sistema.

La expresión “lazo cerrado” va muy sujetada a la acción de realimentación por lo que

procura reducir al mínimo el error. (p.21)

El controlador, el elemento de mando, sensores, actuadores y el proceso a ser

6

controlado son los elementos que abarca el sistema en lazo cerrado que se observa en

la figura 2.2 que, según Vázquez, Cardona, & Leal (2015) son . (p.22)

Elementos de un sistema de control en lazo cerrado. Fuente: (Vázquez, Cardona, & Leal, 2015)

2.2 COMUNICACIÓN INALAMBRICA WI-FI

La comunicación inalámbrica como su nombre lo menciona, es aquella que para su

interconexión no se utilizan cables, convirtiéndose en la tecnología de preferencia de

todo tipo de usuarios. Las redes inalámbricas Wifi en empresas, industrias o para uso

personal van en incremento según Carballar Falcón (2010).

“Wi-fi es una tecnología que accede que una gran variedad de equipos informáticos,

puedan interconectarse sin la utilización de cables y la aplicación principal que está

teniendo Wi-Fi en la actualidad es la de permitir que varios ordenadores de casa,

oficina o industrias puedan compartir el acceso a internet. No obstante, este tipo de

comunicación permite crear una red entre los distintos equipos para que se puedan

compartir todos sus recursos.” (Carballar Falcón, 2010).

2.3 WIRELESS NETWORK CONTROL SYSTEM (WNCS)

Dentro de los sistemas de control los datos e información emitidos por el sensor

necesitan ser enviados hacia el controlador, al igual que los datos o información de

este requieren ser enviados hacia el actuador. Sin embargo, en la actualidad no

podemos ignorar la gran variedad de redes digitales disponibles que existen, motivo

por el cual hay un creciente interés sobre los sistemas de control en red dijo Pillajo en

2018. WNCS es un sistema de control en lazo cerrado que considera todos los

elementos en la red inalámbrica para la transmisión de datos.

Figura 2. 2 Sistema de control en lazo cerrado

7

Figura 2. 3 Un sistema de control en red inalámbrico

Elaborado por: Pablo Sunta y Diana Yánez

2.4 INTERNET DE LAS COSAS (IOT)

“El «Internet de las Cosas» (IoT) está dentro de las últimas innovaciones tecnológicas,

y está fundamentada en la conexión de objetos habituales a la red, que procesan,

intercambian y agregan datos sobre su entorno físico para suministrar y aumentar

servicios a los usuarios finales. Además el IoT reconoce eventos o cambios, de tal

manera los sistemas pueden comportar de forma apropiada y autónoma”. (Barrio,

2018)

Su propósito es ofrecer una infraestructura que sobrease la restricción entre los objetos

del mundo físico y su conceptualización en los métodos de información con el Internet,

menciona así Barrio (2018).

2.4.1 Protocolo MQTT

MQTT es un protocolo de conectividad de M2M, tecnología que admite la

comunicación de dos dispositivos, manejado ampliamente en IoT y está ganando

popularidad en aplicaciones móviles y web. MQTT es un protocolo que funciona con

un mecanismo de publicación-suscripción y se ejecuta sobre el protocolo TCP / IP. Es

más ligero que el protocolo HTTP y, por lo tanto, es una opción muy interesante

siempre que necesite enviar y recibir datos en tiempo real con un modelo de

publicación-suscripción y necesite la huella más baja posible como indica Hillar

(2017).

8

Según Gil (2018) las Ventajas de este protocolo son los siguientes:

Iniciando con la confiabilidad ya que trabaja sobre TCP, el protocolo que garantiza

que los mensajes son entregados a su destino en la misma estructura que se emitieron

y sin fallos. Siguiendo con la fiabilidad por que el protocolo MQTT permite la

implementación de diferentes calidades de servicio que acceden a identificar pérdidas

de mensajes o duplicidad en los mismos. De igual manera soporta el control de acceso

debido a que sobrelleva el uso de credenciales para limitar el acceso a los

requerimientos del bróker intermedio a aquellos clientes que estén autorizados. Y

también hay una desventaja que hay que tomar en cuenta dijo Gil (2018) la cual hace

referencia a que el protocolo es centralizado, donde un único equipo realiza todo el

procesamiento de la información que se intercambia entre los diferentes participantes.

2.4.2 Modelo de Publicación y Suscripción

MQTT es el protocolo que determina dos tipos de elementos en la red: un bróker de

mensajería y clientes. Al servidor se le denomina Bróker el mismo que recepta todos

los mensajes de los clientes, como resultado, redirige estos mensajes a los clientes de

la meta asignada. Un cliente es todo tipo de dispositivo que se pueda comunicar con

el bróker y recibir mensajes. Un sensor de IoT en campo o una aplicación que procesa

datos, puede ser un cliente. (Yuan, 2017)

- El cliente se enlaza al servidor o bróker. Tiene la capacidad de suscribirse a

cualquier "topic" de mensajería del servidor. Este vínculo puede ser una

comunicación con protocolo TCP/IP simple o una conexión TLS.

- El cliente publica los mensajes en un “topic”, enviando el contenido del

mensaje y el “topic” al bróker.

- Finalmente, el servidor envía el mensaje a todos los clientes que se suscriben a

este “topic”.

Figura 2. 4 Funcionamiento PUB/SUB

Fuente: (Llamas , 2019)

9

2.5 EPC (ENTRENADOR DE PLANTAS DE CONTROL)

El Entrenador de Planta de Control también denominado “EPC” es un módulo

electrónico que incorpora varios actuadores y sensores comunes en los sistemas de

control, dicho dispositivo fue también diseñado con el fin de reducir el tiempo de

laboratorio de cátedras técnicas, el entrenador ofrece ensayos y pruebas de

adquisición, procesamiento de señales y de control como describen en National

Instruments (2016).

Figura 2. 5 Planta de Entrenamiento

Fuente: (National Instruments, 2016)

2.6 PLACA DE DESARROLLO NODE MCU ESP8266

Según Del Valle Hernández (2017) el Node MCU es una placa de desarrollo que al

igual que Arduino, es abierta a nivel de software y hardware lo que significa que

facilita la programación en el microcontrolador llamado MCU (del inglés

Microcontroller Unit), existen muchas versiones de estos dispositivos electrónicos y

la versión más actual es la denominada ESP8266.

Dentro del Node MCU se encuentra el chip Wi-Fi ESP8266 económico que actúa por

medio del protocolo TCP/IP. También incorpora un microcontrolador para operar el

protocolo y el software preciso para soportar la conexión Wi-Fi. De la misma forma,

la mayoría de modelos contienen entradas y salidas digitales de propósito general, tal

como una entrada analógica de 10bit. Su característica más fuerte es poseer una

conexión Wi-Fi en un microcontrolador con la capacidad de programar directamente

con el entorno de Arduino con lo que es el ESP8266 es ideal para impulsar el desarrollo

de aplicaciones de IoT. (Laborda, 2016)

10

Figura 2. 6 Placa de desarrollo NODE MCU

Fuente: (Del Valle Hernández, Programar Facil, 2017)

2.7 NODE RED

“Node-RED es una herramienta de software de programación muy potente que sirve

para comunicar hardware y servicios de una forma muy rápida y sencilla. Simplifica

la tarea de programar del lado del servidor gracias a la programación visual.” (Del

Valle Hernández, Programar Facil, 2019)

Nick O’Leary y Dave Conway-Jones del grupo de Tecnologías Emergentes de IBM

en el año 2013 son los creadores de este software. Trabaja con nodos que son la

configuración básica, dichos nodos se arrastran y manipulan a lo largo de la interfaz

gráfica y nos concede realizar una tarea concreta. Recepta una llamada HTTP, un

mensaje MQTT o un cambio de estado de un elemento señala Del Valle Hernández

(2019) y estos nodos se ordenan en flujos denominados en inglés como “flows”, que

reúne nodos que se enlazan entre ellos. Todo este proceso esta basado en conexiones

visuales, optimizando la programación.

Figura 2. 7 Interfaz gráfica Node RED

Fuente Pablo Sunta y Diana Yánez

11

2.8 TARJETA EMBEBIDA

Torrente (2016) define una tarjeta embebida como un circuito impreso que de acuerdo

a sus características contiene un microcontrolador o un microprocesador, los

responsables de realizar el procesamiento de datos, las diferentes operaciones que se

ejecutan durante el procesamiento son controladas por un programa, el mismo que

enseña al microprocesador lo que debe realizar, si se apela a un ejemplo como, mostrar

información en una salida , leer el valor de un sensor, enviar bits de datos, de la misma

forma una tarjeta embebida tiene una virtud muy importante con respecto a los

microcontroladores ya goza de pines, que pueden ser entradas o salidas, al mismo

tiempo cuenta con leds indicadores.

Examinando la tabla 2.1 se analizan los atributos de distintas tarjetas de desarrollo

donde las diferencias más importantes son en el procesador y la memoria. De tal forma

que se requiere de abundantes recursos para garantizar fluidez en el video, estas

particularidades son las que conceden la adquisición y procesamiento de la imagen.

(Gonzales, 2016)

Tabla 2. 1 Atributos de las tarjetas de desarrollo

ELEMENTO ARDUINO

UNO

Raspberry PI 1-B Raspberry PI 3-B

Velocidad de

reloj

16 MHZ 700 MHZ 1,2 GHZ

# núcleos 1 1 4

RAM 0,002 MB 512MB 100MB

CPU No ARM1176JZF-S ARM Cortex-A53

SOC ATmega328P Broadcom BCM2835 Broadcom BCM

2837

Flash 32KB Tarjeta SD (2-16 Gb) Tarjeta microSD

(2-32 Gb)

SO Ninguno Distribuciones Linux Distribuciones Linux

Cámara NO No 5Mp

Precio 22,88 34,19 51,29

Tamaño 7,6X1,9X6,4cm 8,6X5,4X1,7cm 8,6X5,4X1,7cm

Peso 40 gr 45 gr 45gr Detalle de las características de los sistemas embebidos para seleccionar el ideal para el sistema de

visión artificial, Fuente: (Gonzales, 2016)

12

3. CAPÍTULO 3

FUNDAMENTACIÓN TEORICA

El capítulo detalla el diseño e implementación del entrenador inalámbrico de plantas de

control mediante una herramienta de programación IoT. Para poder llevar a cabo el

objetivo es importante e indispensable revisar de forma completa cada uno de los

elementos que llevan las diferentes plantas para poder interconectar eficientemente el

diseño eléctrico y de control del equipo.

3.1 DIAGRAMA DEL WEPC

El WEPC el cual tiene de 5 plantas divididas en tres partes, cada una de estas es controlada

por una tarjeta embebida NODEMCU con conexión WiFi, la primera tarjeta maneja el

control de posición angular y velocidad de un motor, la segunda tarjeta tiene lo necesario

para controlar las variables de nivel y temperatura y la tercera tarjeta está asociadas a

señales que sirven para controlar dispositivos que trabajan en domótica y en cada una de

las plantas están distribuidos tanto sensores como actuadores.

Figura 3. 1 Esquema de conexiones WEPC

Esquema general de conexones y disribucion de elementos del WEPC . Elaborado por: Pablo Sunta y

Diana Yánez

La tarjeta embebida es la encargada de procesar las señales eléctricas de los sensores,

enviar los datos al bróker o servidor, recibe datos del mismo y emite las señales eléctricas

a los actuadores. El servidor o bróker es una Raspberry Pi 3 que es un mini ordenador

independiente con conexión WiFi y su respectivo software Node-Red este recibe los

datos, los procesa, toma decisiones según los algoritmos desarrollados por el usuario y

envía estas resoluciones a cada una de las plantas.

13

Cuenta con una interfaz gráfica la cual permite observar y manipular las diferentes

variables, la comunicación entre cada planta y el servidor se basa en el protocolo MQTT

del Internet de las Cosas.

Figura 3. 2 Esquema didáctico del proyecto


Como características principales del entrenador tenemos que se alimenta con 12[V] y

2000[mA], sus medidas físicas son 13 cm de alto y 21 cm de ancho.

El WEPC tiene dos modos de operación inalámbricamente mediante WIFI y la Raspberry

pi, externamente mediante las borneras con un controlador independiente al módulo. El

modo de operación se selecciona con tres interruptores colocados en la parte inferior

izquierda uno para cada NodeMCU ESP8266.

3.1.1 Diseño electrónico de alimentación del WEPC

Para la alimentación del WEPC tiene un DC Power Jack hembra, el entrenador trabaja

con tres valores de voltajes:

12 [V] alimentación general del WEP, ventilador, motor DC, led 10 [W]

5 [V] integrados electrónicos, servomotor SG-90, bombas de agua, buzzer, leds,

botones, relés, encoder,

3.3 [V] NodeMCU ESP8266, sensores conectados al NodeMCU

14

Se utiliza 2 reguladores de voltaje LM7805 y 1117T para para regular a 5[V] y 3.3 [V]

respectivamente, además cuenta con un led para indicar cuando el WEPC esté conectado

a la corriente

Figura 3. 3 Circuito Electrónico de alimentación


Para escoger el modo de operación inalámbrico y externo se utilizó un dip switch de 3

posiciones y así activar cada uno de los NodeMCU ESP8266 según su requerimiento.

Figura 3. 4 Circuito Electrónico switch (Inalámbrico - Externo)


Como se mencionó los modos de operación del WEPC, se tiene un trato especial en las

señales de los sensores exclusivamente en la planta de domótica, cuando está en modo

externo los sensores es decir botones y potenciómetro trabajan con un voltaje de 5[V] con

conexión a las borneras, pero como sabemos el Node MCU ESP8266 tiene un voltaje de

operación de 3.3 [V] y todos sus periféricos deben trabajar con el mismo voltaje entonces

se utiliza un multiplexor analógico 74HC4053 el cual permite escoger en que voltaje

trabajen los señores o 5 [V] o 3.3 [V] y llegue el voltaje adecuado a los pines del

NodeMCU, el encargado de dar la señal en que voltaje trabajar es el dip switch.

AK

D1LED-GREEN

AK

D2LED-GREEN

AK

D3LED-GREEN

AK

D4LED-GREEN

L1

L2

L3

L4

VI1

VO3

GN

D2

U1 78057805

P1 BORNE

P2 BORNE

P3 BORNE

P4 BORNE

POWER+

R11k

P1

RL1RLY-SPCO

AK

D1 LED RELE1LED-GREEN

Re1

R1 SIGNAL

10k

Re1

RL2RLY-SPCO

AK


Re2

R2 SIGNAL

10k

Re2

Q12N3904

Q22N3904

PWM M

RPM

PWM S

D1 S-M

1N4007

PWM M

RPM

PWM S

1

2

3

MOTOR BORNE

TBLOCK-I3

BUZZERD8-3

D5 B

1N4007

D4-3

D1 L

1N4007

D5-3

D2 L

1N4007

D6-3

D3 L

1N4007

D7-3

D4 L

1N4007

D4-3

D6-3

D7-3

D5-3

D8-3

L1

L2

L3

L4

BUZZER

1

2

3

4

5

LED-BUZZ

TBLOCK-I5

BUZZER

BUZZER

BUZZER

PWM V

PWM L

PWM B1

PWM B2

ASA1

BTSB1

CTC1

DC

448-376

D1-2

D2-2

D0-2

D1-2

PWM V

LM35

PWM V

PWM L

1

2

3

TEMP

TBLOCK-I3

LM35

IN12

OUT13

OUT26

OUT311

OUT414

IN27

IN310

IN415

EN11

EN29

VS

8

VSS

16

GN

D

U2 PH

L293D

1

2

3

4

BOMBAS

TBLOCK-I4

D3-2

ECHO

TRIG

D2-2

D3-2

PWM B1

PWM B2

ECHO

TRIG

1

2

HC-SR04

TBLOCK-I2

+12

R LED10W

2

25.0

3

1

VOUT2

U8 LM35LM35

LM35

PWM B1

PWM B2

1

2

S BOMBAS

TBLOCK-I2

3.3

POWER+

POT SIGNAL

POT BORNE

POT MCU

POT MCU

PO

WE

R+

POT SIGNAL

POT

POT

POT BORNE1

2

3

4

5

POT-BOTON

TBLOCK-I5

PWM M

PWM S

RPM

1

2

3

4

ENCODER

FC-03

12 4

3

PUSH 1P ARDUINO

P2

P3

P4P1

P2 BORNE

P2 MCU

P3 BORNE

P3 MCU

P4 BORNE

P4 MCU

P1 MCU

P2 MCU

P3 MCU

RL1

P1 BORNE

P1 MCU

MC

U1

MC

U2

MC

U3

MCU3

MCU3

MCU3

X012

X113

Y02

Y11

Z05

Z13

A11

B10

C9

INH6

X14

Y15

Z4

U1 MUX

74HC4053

VEE=GND

MCU3

MCU3

MCU3

L1

R1 L220

L2

R2 L220

L3

R3 L220

L4

R4 L220

X012

X113

Y02

Y11

Z05

Z13

A11

B10

C9

INH6

X14

Y15

Z4

U2 MUX

74HC4053

VEE=GND

MCU1

A0

G

VU

S3

S2

S1

SC

S0

SK

G

3V

EN

RST

G

VIN

D0

D1

D2

D3

D4

3V

G

D5

D6

D7

D8

RX

TX

G

3V

NODEMCU

V3

NodeMCU V3 Lolin(Arduino Magix)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

NMCU1

NODEMCU V3

MCU2

A0

G

VU

S3

S2

S1

SC

S0

SK

G

3V

EN

RST

G

VIN

D0

D1

D2

D3

D4

3V

G

D5

D6

D7

D8

RX

TX

G

3V

NODEMCU

V3


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

NMCU2

NODEMCU V3

MCU3

POWER+

R21k

P2

12 4

3

PUSH 2P ARDUINO

POWER+

R31k

P3

12 4

3

PUSH 3P ARDUINO

POWER+

R41k

P4

12 4

3

PUSH 4P ARDUINO

VENTILADORVENTILADOR 6MM

1

2

3

POWER

TBLOCK-I3

LED 10WLED 10W

Re1

1234

RELE1TBLOCK-I4

Re2

1234

RELE2TBLOCK-I4

D0-2

P4 MCU

A0

G

VU

S3

S2

S1

SC

S0

SK

G

3V

EN

RST

G

VIN

D0

D1

D2

D3

D4

3V

G

D5

D6

D7

D8

RX

TX

G

3V

NODEMCU

V3


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

NMCU3

NODEMCU V3

RL1

RL2

RL2

R1 PWM-M

1k

MR1MOTOR REDUCTOR

Q3IRFZ44N

D1 M1N4007

D51N4007

R1 LED RL1220

R2 LED RL2220 D6

1N4007

+12

IN12

OUT13

OUT26

OUT311

OUT414

IN27

IN310

IN415

EN11

EN29

VS

8

VSS

16

GN

D

U1 PH

L293D

+12

+12

3.3IN3

OUT2

GND

1

U1 1117TLM1117T-3,3

R5

10k

D2 S-S

1N4007

R6

10k

D1 V

1N4007

R7

10k

R8

10k

D1 L10W

1N4007

PWM L

R9

10k

D3 N

1N4007

D4 N

1N4007

R10

10k

D1 RL

1N4007

D2 RL

1N4007

R11

10k

R12

10k

R13

10k

R14

10k

1

2

3

SERVOMOTOR

SG90

A K

D7

LED-GREEN

R17

220

OF

FO

N

123

654

DSW1DIPSW_3

R16

1k

AK

D1LED-GREEN

AK

D2LED-GREEN

AK

D3LED-GREEN

AK

D4LED-GREEN

L1

L2

L3

L4

VI1

VO3

GN

D2

U1 78057805

P1 BORNE

P2 BORNE

P3 BORNE

P4 BORNE

POWER+

R11k

P1

RL1RLY-SPCO

AK


Re1

R1 SIGNAL

10k

Re1

RL2RLY-SPCO

AK


Re2

R2 SIGNAL

10k

Re2

Q12N3904

Q22N3904

PWM M

RPM

PWM S

D1 S-M

1N4007

PWM M

RPM

PWM S

1

2

3

MOTOR BORNE

TBLOCK-I3

BUZZERD8-3

D5 B

1N4007

D4-3

D1 L

1N4007

D5-3

D2 L

1N4007

D6-3

D3 L

1N4007

D7-3

D4 L

1N4007

D4-3

D6-3

D7-3

D5-3

D8-3

L1

L2

L3

L4

BUZZER

1

2

3

4

5

LED-BUZZ

TBLOCK-I5

BUZZER

BUZZER

BUZZER

PWM V

PWM L

PWM B1

PWM B2

ASA1

BTSB1

CTC1

DC

448-376

D1-2

D2-2

D0-2

D1-2

PWM V

LM35

PWM V

PWM L

1

2

3

TEMP

TBLOCK-I3

LM35

IN12

OUT13

OUT26

OUT311

OUT414

IN27

IN310

IN415

EN11

EN29

VS

8

VSS

16

GN

D

U2 PH

L293D

1

2

3

4

BOMBAS

TBLOCK-I4

D3-2

ECHO

TRIG

D2-2

D3-2

PWM B1

PWM B2

ECHO

TRIG

1

2

HC-SR04

TBLOCK-I2

+12

R LED10W

2

25.0

3

1

VOUT2

U8 LM35LM35

LM35

PWM B1

PWM B2

1

2

S BOMBAS

TBLOCK-I2

3.3

POWER+

POT SIGNAL

POT BORNE

POT MCU

POT MCU

PO

WE

R+

POT SIGNAL

POT

POT

POT BORNE1

2

3

4

5

POT-BOTON

TBLOCK-I5

PWM M

PWM S

RPM

1

2

3

4

ENCODER

FC-03

12 4

3

PUSH 1P ARDUINO

P2

P3

P4P1

P2 BORNE

P2 MCU

P3 BORNE

P3 MCU

P4 BORNE

P4 MCU

P1 MCU

P2 MCU

P3 MCU

RL1

P1 BORNE

P1 MCU

MC

U1

MC

U2

MC

U3

MCU3

MCU3

MCU3

X012

X113

Y02

Y11

Z05

Z13

A11

B10

C9

INH6

X14

Y15

Z4

U1 MUX

74HC4053

VEE=GND

MCU3

MCU3

MCU3

L1

R1 L220

L2

R2 L220

L3

R3 L220

L4

R4 L220

X012

X113

Y02

Y11

Z05

Z13

A11

B10

C9

INH6

X14

Y15

Z4

U2 MUX

74HC4053

VEE=GND

MCU1

A0

G

VU

S3

S2

S1

SC

S0

SK

G

3V

EN

RST

G

VIN

D0

D1

D2

D3

D4

3V

G

D5

D6

D7

D8

RX

TX

G

3V

NODEMCU

V3


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

NMCU1

NODEMCU V3

MCU2

A0

G

VU

S3

S2

S1

SC

S0

SK

G

3V

EN

RST

G

VIN

D0

D1

D2

D3

D4

3V

G

D5

D6

D7

D8

RX

TX

G

3V

NODEMCU

V3


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

NMCU2

NODEMCU V3

MCU3

POWER+

R21k

P2

12 4

3

PUSH 2P ARDUINO

POWER+

R31k

P3

12 4

3

PUSH 3P ARDUINO

POWER+

R41k

P4

12 4

3

PUSH 4P ARDUINO


1

2

3

POWER

TBLOCK-I3

LED 10WLED 10W

Re1

1234

RELE1TBLOCK-I4

Re2

1234

RELE2TBLOCK-I4

D0-2

P4 MCU

A0

G

VU

S3

S2

S1

SC

S0

SK

G

3V

EN

RST

G

VIN

D0

D1

D2

D3

D4

3V

G

D5

D6

D7

D8

RX

TX

G

3V

NODEMCU

V3


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

NMCU3

NODEMCU V3

RL1

RL2

RL2

R1 PWM-M

1k

MR1MOTOR REDUCTOR

Q3IRFZ44N

D1 M1N4007

D51N4007

R1 LED RL1220

R2 LED RL2220 D6

1N4007

+12

IN12

OUT13

OUT26

OUT311

OUT414

IN27

IN310

IN415

EN11

EN29

VS

8

VSS

16

GN

D

U1 PH

L293D

+12

+12

3.3IN3

OUT2

GND

1

U1 1117TLM1117T-3,3

R5

10k

D2 S-S

1N4007

R6

10k

D1 V

1N4007

R7

10k

R8

10k

D1 L10W

1N4007

PWM L

R9

10k

D3 N

1N4007

D4 N

1N4007

R10

10k

D1 RL

1N4007

D2 RL

1N4007

R11

10k

R12

10k

R13

10k

R14

10k

1

2

3

SERVOMOTOR

SG90

A K

D7

LED-GREEN

R17

220

OF

FO

N123

654

DSW1DIPSW_3

R16

1k

15

Figura 3. 5 Circuito Electrónico de Señales de Sensores


3.1.2 Planta de velocidad y posición

En esta planta el controlador consta deun motor reductor y un servomotor, que están a

cargo de manipular las variables de velocidad y posición respectivamente, dichas

variables se controlan desde la interfaz gráfica que es el Dashboard del software

NodeRED, siendo el usuario el que escribe cuantas son las revoluciones por minuto que

desea para el control de velocidad del motor , permitiendo analizar la curva de RPM la

cual se ve dibujada en dicha interfaz y se actualiza cada que hay un cambio. Para el control

de posición angular en el Dashboard existe una slider, que habilita la opción de controlar

el ángulo al que el usuario quiera, teniendo un rango de 0° a 180° grados. Su diseño

electrónico y elementos con los cuales se conforma dicha planta se pueden observar en la

figura 3.6.

El motor DC de 9V, disco ranurado, sensor de velocidad encoder y el servomotor SG-90,

se utiliza en el módulo debido a la disponibilidad en el mercado, cumple con todos los

requerimientos necesarios para elaborar el WEPC y al grupo que va dirigido está

familiarizado con su uso y funcionamiento.

Elementos:

Q3 IRFZ44N transistor activación motor

D1 M diodo de protección transistor

D1 S-M diodo protección señal externa del motor DC al NodeMCU

D2 S-S diodo protección señal externa del servomotor SG-90 al NodeMCU

AK

D1LED-GREEN

AK

D2LED-GREEN

AK

D3LED-GREEN

AK

D4LED-GREEN

L1

L2

L3

L4

VI1

VO3

GN

D2

U1 78057805

P1 BORNE

P2 BORNE

P3 BORNE

P4 BORNE

POWER+

R11k

P1

RL1RLY-SPCO

AK


Re1

R1 SIGNAL

10k

Re1

RL2RLY-SPCO

AK


Re2

R2 SIGNAL

10k

Re2

Q12N3904

Q22N3904

PWM M

RPM

PWM S

D1 S-M

1N4007

PWM M

RPM

PWM S

1

2

3

MOTOR BORNE

TBLOCK-I3

BUZZERD8-3

D5 B

1N4007

D4-3

D1 L

1N4007

D5-3

D2 L

1N4007

D6-3

D3 L

1N4007

D7-3

D4 L

1N4007

D4-3

D6-3

D7-3

D5-3

D8-3

L1

L2

L3

L4

BUZZER

1

2

3

4

5

LED-BUZZ

TBLOCK-I5

BUZZER

BUZZER

BUZZER

PWM V

PWM L

PWM B1

PWM B2

ASA1

BTSB1

CTC1

DC

448-376

D1-2

D2-2

D0-2

D1-2

PWM V

LM35

PWM V

PWM L

1

2

3

TEMP

TBLOCK-I3

LM35

IN12

OUT13

OUT26

OUT311

OUT414

IN27

IN310

IN415

EN11

EN29

VS

8

VSS

16

GN

D

U2 PH

L293D

1

2

3

4

BOMBAS

TBLOCK-I4

D3-2

ECHO

TRIG

D2-2

D3-2

PWM B1

PWM B2

ECHO

TRIG

1

2

HC-SR04

TBLOCK-I2

+12

R LED10W

2

25.0

3

1

VOUT2

U8 LM35LM35

LM35

PWM B1

PWM B2

1

2

S BOMBAS

TBLOCK-I2

3.3

POWER+

POT SIGNAL

POT BORNE

POT MCU

POT MCU

PO

WE

R+

POT SIGNAL

POT

POT

POT BORNE1

2

3

4

5

POT-BOTON

TBLOCK-I5

PWM M

PWM S

RPM

1

2

3

4

ENCODER

FC-03

12 4

3

PUSH 1P ARDUINO

P2

P3

P4P1

P2 BORNE

P2 MCU

P3 BORNE

P3 MCU

P4 BORNE

P4 MCU

P1 MCU

P2 MCU

P3 MCU

RL1

P1 BORNE

P1 MCU

MC

U1

MC

U2

MC

U3

MCU3

MCU3

MCU3

X012

X113

Y02

Y11

Z05

Z13

A11

B10

C9

INH6

X14

Y15

Z4

U1 MUX

74HC4053

VEE=GND

MCU3

MCU3

MCU3

L1

R1 L220

L2

R2 L220

L3

R3 L220

L4

R4 L220

X012

X113

Y02

Y11

Z05

Z13

A11

B10

C9

INH6

X14

Y15

Z4

U2 MUX

74HC4053

VEE=GND

MCU1

A0

G

VU

S3

S2

S1

SC

S0

SK

G

3V

EN

RST

G

VIN

D0

D1

D2

D3

D4

3V

G

D5

D6

D7

D8

RX

TX

G

3V

NODEMCU

V3


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

NMCU1

NODEMCU V3

MCU2

A0

G

VU

S3

S2

S1

SC

S0

SK

G

3V

EN

RST

G

VIN

D0

D1

D2

D3

D4

3V

G

D5

D6

D7

D8

RX

TX

G

3V

NODEMCU

V3


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

NMCU2

NODEMCU V3

MCU3

POWER+

R21k

P2

12 4

3

PUSH 2P ARDUINO

POWER+

R31k

P3

12 4

3

PUSH 3P ARDUINO

POWER+

R41k

P4

12 4

3

PUSH 4P ARDUINO


1

2

3

POWER

TBLOCK-I3

LED 10WLED 10W

Re1

1234

RELE1TBLOCK-I4

Re2

1234

RELE2TBLOCK-I4

D0-2

P4 MCU

A0

G

VU

S3

S2

S1

SC

S0

SK

G

3V

EN

RST

G

VIN

D0

D1

D2

D3

D4

3V

G

D5

D6

D7

D8

RX

TX

G

3V

NODEMCU

V3


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

NMCU3

NODEMCU V3

RL1

RL2

RL2

R1 PWM-M

1k

MR1MOTOR REDUCTOR

Q3IRFZ44N

D1 M1N4007

D51N4007

R1 LED RL1220

R2 LED RL2220 D6

1N4007

+12

IN12

OUT13

OUT26

OUT311

OUT414

IN27

IN310

IN415

EN11

EN29

VS

8

VSS

16

GN

D

U1 PH

L293D

+12

+12

3.3IN3

OUT2

GND

1

U1 1117TLM1117T-3,3

R5

10k

D2 S-S

1N4007

R6

10k

D1 V

1N4007

R7

10k

R8

10k

D1 L10W

1N4007

PWM L

R9

10k

D3 N

1N4007

D4 N

1N4007

R10

10k

D1 RL

1N4007

D2 RL

1N4007

R11

10k

R12

10k

R13

10k

R14

10k

1

2

3

SERVOMOTOR

SG90

A K

D7

LED-GREEN

R17

220

OF

FO

N

123

654

DSW1DIPSW_3

R16

1k

16

Figura 3. 6 Esquemático Velocidad/Posición


Figura 3. 7 Planta de Velocidad y Posición


3.1.3 Planta temperatura y nivel

Dicha planta está conectada al segundo controlador, consta de 3 elementos un sensor

LM35 el cual mide la temperatura del ambiente, un led de alta potencia de 10 [W] que

maneja el aumento de la misma, el ultimo es un ventilador de trabaja como una

perturbación al sistema y ejecuta el enfriamiento en la planta, juntos ejecutan las

condiciones que la tarjeta embebida procese. Los elementos de esta planta son los mismos

usados en el EPC de Datalights.

En la planta de nivel se diseña el circuito de tal forma que pueda conectar dos bombas de

5[V], sensor ultrasónico HC-SR04 los mismos que son externos al WEPC, los cuales

cumplirían la función de llenar, evacuar y monitorear el líquido de uno de los tanques. Se

usa bombas de 5V ya que la mayoría de elementos en el WEPC funcionan con ese voltaje

y estas bombas son los más accesibles en cuanto a disponibilidad y economía.

17

Elementos:

U8 LM35 sensor de temperatura

U1 L293D puente H control de ventilador y led 10W

U2 L293D puente H control de bombas de agua 5v

D1 V diodo protección señal externa del ventilador al NodeMCU

D1 L10W diodo protección señal externa del LED 10 W al NodeMCU

D1 V diodo protección señal externa del ventilador al NodeMCU

D3 N, D4 N diodo protección señal externa de bomba 1, 2 al NodeMCU

Figura 3. 8 Esquemático Temperatura/Nivel


Figura 3. 9 Planta de Temperatura


18

Figura 3. 10 Planta de Nivel


3.1.4 Planta de domótica

El proceso que comprende es totalmente sencillo, ejemplifica el manejo de luces que

podrían ser de una casa representando así cada área del hogar, con 4 pulsadores y 4 leds,

que por medio de programación pueden ser usados y controlados como sea la preferencia

para el usuario, de igual forma tiene 2 relés de 5[V] de propósito general que pueden ser

representados de distintas formas como por ejemplo una puerta eléctrica.

Del mismo modo tiene un potenciómetro que simula los datos de entrada de cualquier

sensor y un buzzer que está representando una alarma dentro de una vivienda. Se puede

observar su distribución en elementos en la figura 3.11.

Elementos:

POT potenciómetro que varía de 0v – 5v

Buzzer actuador que emite un sonido al activar

RL1 y RL2 relés de uso común NO

D1, D2, D3, D4 diodo actuador emisor de luz

PUSH 1, PUSH 2, PUSH 3, PUSH 4 botón pulsador

D1 LED RELE1, D2 LED RELE2 led indicador del estado de RELE 1 y 2

D5, D6 diodos de protección del transistor circuito de RELES

D1 RL, D2 RL diodos protección señal externa de RELE 1, 2 al NodeMCU

D1 L, D2 L, D3 L, D4 L diodos protección señal externa de Led 1, 2, 3 y 4 al

NodeMCU

19

Figura 3. 11 Esquemático Domótica


Figura 3. 12 Planta de Domótica


3.2 DISEÑO WEPC

El entrenador de planta de control inalámbrico es la unión de todas las plantas y

controladores antes mencionados, cuenta con su respectivo sistema de alimentación y

elementos electrónicos para tener un correcto funcionamiento de forma externa e

inalámbrica según requiera el usuario, tiene unas dimensiones de 16 cm de largo y 13 cm

de ancho, cada uno de sus elementos están distribuidos como se observa en la figura 3.13.

20

Figura 3. 13 Distribución de elementos WEPC


WEPC fue elaborada y diseñada en el software Proteus 8.9 siguiendo todos los estándares

para el adecuado funcionamiento de las misma como se observa en el anexo 1, la placa

PCB es de doble lado con agujeros metalizados y su respectiva serigrafía, también cuenta

con mascara de soldadura para proteger cada uno de los circuitos teniendo así una placa

de acabado profesional como se muestra en el anexo 2 y 3.

Figura 3. 14 WEPC


21

3.3 DIAGRAMA DE CONTROL DEL WNCS

En este trabajo se ha utilizado la estructura del sistema representando la red compartida

en la que el WEPC está espacialmente separado de la Raspberry PI unos de otros como

se puede ver en la figura 3.15 incluyendo que la comunicación también se realiza a través

de la red. Considerado que los actuadores y sensores están ubicados en el entrenador.

Figura 3. 15 Sensores y Actuadores WEPC


Figura 3. 16 Diagrama de control WNCS


El uso de la raspberry pi se fundamenta en la comparacion de la tabla 2.1 donde se

encuentra las caracteristicas de las tarjeta embebidas, bajo esa comparacion y los

requerimientos de conexión WiFI y procesamiento se opta por su elección añadiendo su

22

bajo coste, y toda la informacion que existe sobre esta.

De igual manera se elige el NodeMCU ESP8266 con respecto a su semejante el ESP32,

debido a que no se necesita conexión Bluetooth ni sensores incluidos dentro del

microcontrolador, ya que el objetivo es manipular dichas variables independientes al

microcontrolador. Sobremanera el NodeMCU es muy facil de encontrar en el mercado y

tiene un valor módico.

Se utiliza tres NodeMCU ESP8266 en el WEPC basado en el objetivo de entrenar al

usuario, se divide todas las plantas en tres tarjetas y así aprender a administrar y manipular

todos los datos y sus elementos, simulando que las plantas se encuentren remotas entre si

y aplicar un correcto control inalámbrico. Sin embargo, tomando en cuenta que las

ESP8266 utilizadas en la placa cuentan con más entradas y salidas no son suficientes para

el control de las 5 plantas en conjunto bajo esta consideración se optó en dividir las plantas

anteriormente explicadas en tres NodeMCU.

3.4 DIAGRAMA DE BLOQUES Y COMUNICACIONES EN EL WEPC

Las comunicaciones entre el WEPC y el BROKER están distribuidas de la siguiente

manera la Raspberry pi 3 es el bróker o servidor el cual tiene una ip estática 192.168.107.

El WEPC tiene 3 tarjetas embebidas que es el NodeMCU ESP8266 las cuales tienen su

respectivo nombre de Cliente, cada variable tiene sus propios topics de entrada o de salida

con referencia a la Raspberry pi3 todos los elementos anteriormente mencionados se

detallan con mayor claridad en la figura 3.17.

23

Figura 3. 17 Diagrama de bloques y comunicaciones WEPC


3.5 IMPLEMENTACIÓN COMUNICACIÓN MQTT ENTRE WEPC -

RASPBERRY PI 3

Message Queue Telemetry Transport (MQTT) es un protocolo de máquina a máquina. A

diferencia de HTTP que es protocolo de mensajería petición/respuesta, MQTT está

fundamentado en publicación/suscripción. Para implementar una comunicación MQTT

hay que instalar el protocolo en cada dispositivo que se vaya comunicar.

3.5.1 Comunicación Raspberry PI 3 – MQTT

La Raspberry debe tener instalado el sistema operativo “Raspbian with desktop and

recommended” software, recomendable su última versión Debian Bustert.

Para instalar MQTT en una Raspberry esta debe tener una conexión a internet, se va a

utilizar un servidor ampliamente conocido y de software libre como es Eclipse Mosquitto.

Primero abrir un terminal en el Raspberry pi.

Digitar los siguientes comandos para descargar el fichero de mosquitto.

Se incorpora la clave de una lista para acreditar el paquete que se va a descargar

posteriormente.

sudo wget http://repo.mosquitto.org/debian/mosquitto-repo.gpg.key

24

Acceder a la siguiente carpeta usando el comando.

A continuación descargar la nómina de repositorios de Mosquitto con wget,

sabiendo que Buster es nuestra versión de Rasbian digitar lo siguiente.

Para no digitar repetitivamente el código “sudo”, teclear en la terminal el siguiente

comando consecuentemente ser root user.

Actualizar los repositorios.

Ejecutar el siguiente comando para instalar el Broker Mosquitto.

Como resultado tendrá el Broker Mosquitto funcionando en la Raspberry Pi.

Como consecuencia se puede ejecutar el cliente, el cual puede ser cualquier

ordenador o dispositivo en nuestra red WLAN/LAN para hacer las pruebas.

3.5.2 Comunicación NodeMCU ESP8266 – MQTT

3.5.2.1 Instalar pluggin ESP9266 en el IDE

Se necesita tener la versión 1.6.4v o superior del IDE de Arduino, para instalar el pluggin

hay que tener una conexión a internet.

Abrir el entorno de Arduino y seleccionar en Archivo > Preferencias

sudo apt-key add mosquitto-repo.gpg.key

cd /etc/apt/sources.list.d/

sudo wget http://repo.mosquitto.org/debian/mosquitto-buster.list

sudo -i

apt-get update

apt-get install mosquitto

25

En la parte inferior en Gestor de URLs Adicionales de Tarjetas, y escribir ahí:

http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

Figura 3. 18 Ventana de instalación pluggin


Seleccionar OK

Abrir la opción del menú Herramientas > Placa > Gestor de tarjetas buscar la

opción ESP8266 Comunity, seleccionar su última versión e instalarlo

Figura 3. 19 Ventana de instalación tarjeta ESP8266


Al dirigirse a \Herramientas\Placas se observa que ya se puede seleccionar todas

las placas correspondientes al ESP8266.

La comunicación con el módulo y el IDE lo vamos a hacer por el puerto serial,

preferiblemente usar una velocidad a 115.200. Como resultado ya está en su

estado ideal para programar el módulo WIFI.

26

3.5.2.2 Instalación de drivers y librerías en el IDE para utilizar el NodeMCU

Para comunicar el ESP 8266 con el protocolo MQTT necesitamos la librería

PubSubClient la cual es compatible entre IDE de Arduino y NodeMCU. En definitiva,

hace que nuestro modulo trabaje como un cliente, en otras palabras, lograr publicar

mensajes y suscribirse a uno o varios topics para receptar mensajes.

Seleccionar en el IDE el menú Programa > Incluir Librería > Gestor de librerías y

buscar PubSubClient.

Figura 3. 20 Ventana de instalación librería


3.5.3 Instalar Node-RED

Para Instalar Node-RED en una Raspberry Pi hay que seguir las siguientes instrucciones:

Abrir un terminal y digitar lo siguiente.

Este comando actualiza NodeJS y Node-RED. Como se mencionó antes, es

importante siempre trabajar con las últimas versiones en este caso Raspbian

Buster.

Al introducir el comando preguntará “¿Estás seguro de hacer esto? [y/n]”. Se

Debe escribir “y” o “Y” y presionar la tecla Enter. Es preferible tener una

conexión a internet mediante cable ethernet.

bash <(curl -sL https://raw.githubusercontent.com/node-red/raspbian-deb-

package/master/resources/update-nodejs-and-nodered)

27

Una vez finalizado el Node-RED está listo trabajar. Es necesario que el Node-Red

arranque automáticamente al momento de encender la Raspberry por lo tanto ejecutamos

en el terminal lo siguiente.

Para tener una conexión estable y sin problemas de conexión hay que asignar una IP fija

a la Raspberry desde el Raspbian o desde el router por medio de la MAC de la Raspberry

Pi.

3.6 PROGRAMACIÓN EN NODE-RED

A continuación, se detallará los elementos de programación con su respectivo Dashboard

en NODE-RED incluyendo los topics de cada planta y explicando a que variables

pertenece,

3.6.1 Planta Motor - Servomotor

La planta Motor – Servomotor está controlado por un NodeMCU el cual tiene dos

actuadores un motor reductor DC y un servomotor también cuenta con un sensor óptico

para detectar las RPM del motor DC a continuación se presenta los topics de cada variable

y el nombre del Cliente.

Tabla 3. 1 Topics y Variables Motor-Servomotor

Planta Motor-Servomotor

Client: Motor/Servo

Topic (in) MOTOR/RPM La velocidad del Motor en RPM

Topic (out) PWM/ANGULO

El valor de PWM del motor entre 0-

1024 acompañado del carácter “A”

ejemplo: “A1024”

El valor del ángulo del servomotor

entre 0-180 acompañado del carácter

“B” ejemplo: “B1024”

Fuente: Pablo Sunta y Diana Yánez

sudo systemctl enable nodered.service

28

En el anexo 4, se encuentra la programación del NODEMCU para la planta

Velocidad/Posicion. En la figura 3.21 se aprecia el algoritmo de control PID del motor

DC. Los recuadros de color lila son elementos MQTT in/out: MOTOR/RPM es el nodo

que recibe los datos del WEPC en rpms; PWM/ANGULO es el nodo que envia datos al

WEPC. A su vez los recuadros de color azul y celeste son los nodos que estan destinados

a la interfaz grafica Dashboard; y por ultimo los nodos de color amarillo son funciones

que se necesitan para poder interconectar los datos entre cada uno de los nodos.

Figura 3. 21 Control PID en NODE-RED


La siguiente programación es para poder controlar el servomotor por medio de un slider

y poder colocar el ángulo requerido se aplica una función necesaria para la interconexión

de datos y su respectivo MQTT out: PWM/ANGULO.

Figura 3. 22 Programación Servomotor NODE-RED


29

El Dashboard Planta Motor DC consta de 3 partes; de un gráfico de tipo Char para poder

observar el comportamiento de RPM del motor a lo largo del tiempo; gráfico Gauge de

tipo donout para observar la variable RPM en tiempo real; un elemento text input para

poder introducir el set point solicitado por el usuario. La planta Servomotor consta de dos

partes; un slider limitado entre los valores de 0 y 180; y un gráfico tipo Gauge para

observar el ángulo aplicado en el servomotor.

Figura 3. 23 Motor DC y Servomotor


3.6.2 Planta de temperatura y nivel

La planta Temperatura - Nivel está controlado por un NodeMCU el cual tiene cuatro

actuadores: un led de 10w un ventilador y dos bombas de agua DC también cuenta con

un sensor ultrasónico el cual envía los datos del nivel de agua que se encuentran los

tanques a continuación, se presenta los topics de cada variable y el nombre del Cliente.

30

Tabla 3. 2 Topics y Variables Temperatura- Nivel

Planta: Temperatura - Nivel

Client: NIVEL/TEMPERATURA

Topic (in) TEMPERATURA/LM35 La temperatura del LM35 del WEPC

en grados centígrados

Topic (in) NIVEL/ULTRASONICO

El nivel del tanque de agua medido

por el sensor ultrasónico HC SR04 en

centímetros

Topic (out) NIVEL/TEMPERATURA

El valor de PWM del led para aplicar

calor en el WEPC entre 0-1024

acompañado del carácter “A”

ejemplo: “A1024”

El valor de PWM del ventilador para

enfriar el WEPC entre 0-1024

acompañado del carácter “B”

ejemplo: “B1024”

El valor de PWM de la primera

bomba de agua para ingresar liquido

al tanque principal del WEPC entre 0-

1024 acompañado del carácter “C”

ejemplo: “C1024”

El valor de PWM de la segunda

bomba de agua encargada de sacar

liquido del tanque principal del

WEPC entre 0-1024 acompañado del

carácter “D” ejemplo: “D1024”

Fuente: Pablo Sunta y Diana Yánez

En el anexo 4, se encuentra la programación del NODEMCU, para la planta de

Temperatura/Nivel. Como se aprecia en la figura 3.24 se observa el algoritmo de control

PID de temperatura del WEPC. Los recuadros de color lila son elementos MQTT in/out:

TEMPERATURA/LM35 es el nodo que recibe los datos de temperatura en °C;

NIVEL/TEMPERATURA es el nodo que envia datos al WEPC. A su vez los recuadros

de color azul y celeste son los nodos que estan destinados a la interfaz grafica Dashboard;

31

y por ultimo los nodos de color amarillo son funciones que se necesitan para poder

interconectar los datos entre cada uno de los nodos

Figura 3. 24 Programación PID temperatura en NODE-RED


En la programación de la planta de nivel tenemos dos Slider para controlar el pwm en

cada una de las bombas seguidas de sus respectivas funciones y de la misma manera que

en la figura 3.25 tenemos los MQTT out/in para recibir datos y enviar órdenes a cada

cliente.

Figura 3. 25 Programación Nivel/Temperatura


El Dashboard planta temperatura DC consta de cuatro partes; de un gráfico de tipo Char

para poder observar el comportamiento de la temperatura en °C a lo largo del tiempo;

gráfico de tipo donout para observar la variable temperatura en tiempo real; un elemento

text input para poder introducir el set point; dos slider para comprobar el funcionamiento

del led y del ventilador.

32

La planta nivel consta de dos partes; dos slider limitados entre los valores de 0 y 1024; y

un gráfico tipo Level para observar el nivel de agua del recipiente en cm.

3.6.3 Planta de domótica

La planta Domótica está controlada por un NodeMCU el cual tiene siete actuadores como

son cuatro leds, dos relés, un buzzer también cuenta con elementos de entrada como son

cuatro botones y un potenciómetro, a continuación, se presenta los topics de cada variable

y el nombre del Cliente.

Tabla 3. 3 Topics y Variables Domótica

Planta: Domótica

Client: Domotica

Topic (in) BOTON/1 El estado on/off del botón 1 del WEPC




Topic (in) POTENCIOMETRO El valor analógico del potenciómetro

limitado entre valores de 0-1024

Topic

(out) RELE/LED/BUZZER

El estado del led 1 ON=1, OFF=0

acompañado del carácter “A” ejemplo:

“A1”


acompañado del carácter “B” ejemplo:

“B1”


acompañado del carácter “C” ejemplo:

“C1”


acompañado del carácter “D” ejemplo:

“D1”

33

El estado del Relé 1 ON=1, OFF=0

acompañado del carácter “E” ejemplo:

“E1”

El estado del Relé 2 ON=1, OFF=0

acompañado del carácter “D” ejemplo:

“D1”

El estado del Buzzer ON=1, OFF=0

acompañado del carácter “F” ejemplo:

“F1”


En la programación vamos a dividir en dos partes elementos de entrada y elementos de

salida. En los elementos de entrada leemos con un MQTT in las variables antes

detalladas en la tabla 3. 3, a cada topic le asignamos su función correspondiente para la

comunicación entre nodos y su respectivo indicador.

Figura 3. 26 Programación Entradas domótica


En los elementos de salida, asignamos un switch virtual para poder forzar el estado de

cada uno de siete los actuadores en este caso leds, relés, buzzer; se le asigna su función

correspondiente para poder enlazar datos con el indicador en el dashboard y su envió de

datos al WEPC con MQTT OUT.

34

Figura 3. 27 Programación Salidas domótica leds


Figura 3. 28 Programación Salidas domótica relé/buzzer


El dashboard de la planta de domótica consta de 4 partes: un gráfico tipo Compass para

indicar el valor que nos envía el potenciómetro; la sección de bottons con su respectivos

indicadores pinta de color blanco cuando esta “off” y color verde cuando está en “on”; la

sección de Leds tiene sus respectivos switchs virtuales y sus indicadores los cuales pintan

del color de los leds del WEPC; la sección de relés y Buzzer de igual manera tiene switch

virtuales para forzar aquellos actuadores, cuenta de indicadores los cuales pintan de color

blanco en “off” y verde en “on”, cuando un relé cambia de estado surge una notificación

en pantalla con todos sus detalles.

35

Figura 3. 29 Dashboard domótica


36

4. CAPÍTULO 4

PRUEBAS Y RESULTADOS

Este capítulo detalla las pruebas que se realizaron para obtener las funciones de

transferencia de cada planta, puesto que esta es un elemento importante que permite

estudiar el comportamiento de determinado proceso, bien sea académico o industrial, a

en el transcurso del tiempo y a su vez se aplicó un algoritmo de PID en la planta de Motor

DC y temperatura para comprobar su funcionamiento.

4.1 FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA PLANTA MOTOR DC

En el proyecto se logra obtener de forma experimental el comportamiento de un motor

DC de 3[V] a 12[V] a lo largo del tiempo, con el objetivo de adquirir su modelo

matemático que proporcione saber la respuesta de dicha planta ante distintos valores de

entrada.

Para constituir el sistema y los factores que describen al motor matemáticamente, se

aplica un método de adquisición de datos por medio del puerto serial en el IDE Arduino

y usando el WEPC, se acciona el motor con una señal de entrada PWM de 1024 y por

medio el sensor óptico, encoder se obtiene la señal de salida en revoluciones por minuto

[rpm] a las que gira el motor.

Para adquirir la respuesta de la señal, se toman los datos por el puerto serial cada 40 [mS],

se los guarda en una hoja de cálculo y se los envía al software MATLAB, el mismo que

posee la herramienta IDENT para obtener la función de transferencia con un método más

rápido y seguro.

37

Figura 4. 1 Datos y Set Point Planta Motor DC


En la herramienta IDENT de Matlab se obtuvo dos funciones de transferencia la primera

(tf1) con dos polos y un cero, la segunda (tf2) con dos polos y ningún cero.

Figura 4. 2 Función de transferencia Planta de Motor DC


38

𝑡𝑓1 =0.9477 𝑠 + 0.4272

𝑠2 + 3.419 𝑠 + 1.096 𝐸𝑐(1)

𝑡𝑓2 =103.2

𝑠2 + 164.1 𝑠 + 270.1 𝐸𝑐(2)

Como se observa en la figura 4.2 la primera función de transferencia tf1 es la más cercana

a los datos originales con un 92.94% de aproximación, y tf2 es tiene 78.3% de

aproximación.

4.1.1 PID planta de Velocidad

Para aplicar un algoritmo de control PID en la planta de temperatura se utilizó una librería

de Node-Red llamada “node-red-node-pidcontrol” la cual procesa los datos de set point

y valores del sensor en este caso es el nodo mqtt in con el topic “MOTOR/RPM” y así

dar una respuesta adecuada al actuador que se está comunicando con mqtt out con el topic

“PWM/ANGULO”.

Los valores del PID fueron obtenidos en la herramienta del Matlab PIDTOOL, y

ensayados en el WEPC observando así su comportamiento.

Figura 4. 3 PID Tuner Matlab para Planta de Velocidad (Motor DC)


39

Figura 4. 4 Valores Kp, Ki, Kd según PID Tuner


Figura 4. 5 Gráfica Resultante


En la planta de motor DC se aplicó estos valores de Kp, Ki, Kd viendo así que la planta

se comporta como un sistema inestable, con ese antecedente se va cambiando los valores

de Ki y Kd según el comportamiento de la planta. Una vez realizado la experimentación

se logró estabilizar el sistema con los siguientes valores Kp= 3.811, Ki= 0.237,

Kd=0.05637 como se observa en la figura 4.6 con un set point de 105 [rpm].

40

Figura 4. 6 Kp, Ki, Kd finales


Figura 4. 7 Gráficas y PID resultante Motor PID


41

Se coloca diferentes set point para comprobar el funcionamiento del PID el primer valor

es de 101 [rpm] el segundo valor es de 62 [rpm] y por último se coloca un tercer set point

de 110 [rpm] así como indica la figura 4.8.

Figura 4. 8 Set point de 101 rpm ,62 rpm y 110 rpm


4.2 FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA PLANTA DE TEMPERATURA

La temperatura es muy importante en varios sistemas de control ya que muchas veces

puede afectar directamente a otras variables sea en producción u otros procesos

especialmente en espacios industriales. El WEPC tiene una planta de temperatura con dos

actuadores: un led de 10 [W] el cual manipulará todo el proceso de temperatura y un

ventilador de 12[V] que servirá como una perturbación al sistema, los mismo que están

listos para la manipulación del usuario.

Para constituir el sistema y los elementos que describen matemáticamente a la

temperatura, se aplica un método de adquisición de datos con Arduino y usando el WEPC

en forma externa, se aplica una señal de entrada al led con un valor PWM de 1024 para

el calentamiento, y se coloca un set point de 60 [°C] el cual se obtiene gracias al sensor

42

LM35, los datos son recopilados por Arduino el cual procesa las señales eléctricas,

imprime por el puerto serial cada 500 [mS] la señal de salida en grados centígrados [°C].

Figura 4. 9 Datos y Set Point Planta de Temperatura


Para obtener la respuesta de la señal, se toman los datos se los almacena en una hoja de

cálculo y se importan los datos al IDENT de Matlab para obtener, las gráficas y sus

respectivas funciones de transferencia. De la planta de temperatura se obtuvo dos

funciones de transferencia la primera (tf1) con dos polos y un cero, la segunda solo un

polo, (tf2).

43

Figura 4. 9 Función de Transferencia Planta de Temperatura


𝑡𝑓1 =0.04896 𝑠 + 0.001259

𝑠2 + 1.179𝑠 + 0.01927 𝐸𝑐(3)

𝑡𝑓2 =0.001054

0.08355 𝑠 + 0.0159 𝐸𝑐(4)

Como se observa en la figura 4.10 la primera función de transferencia tf1 tiene un 94.51%

de aproximación y tf2 es tiene 93.62%, siendo así tf1 la función de transferencia más

aproximada.

4.2.1 PID planta de Temperatura

Para aplicar un algoritmo de control PID en la planta de temperatura se utilizó una librería

de Node-Red llamada “node-red-node-pidcontrol” el cual procesa los datos de set point

y valores del sensor en este caso es el nodo mqtt in con el topic

“TEMPERATURA/LM35” y así dar una respuesta adecuada al led que se está

comunicando con mqtt out con el topic “NIVEL/TEMPERATURA”. Los valores del PID

fueron obtenidos en la herramienta del Matlab PIDTOOL, fueron ensayados en el WEPC

observando así su comportamiento.

44

Figura 4. 10 PID Tuner Matlab para Planta de Temperatura


Figura 4. 11 Valores Kp, Ki, Kd Temperatura


45

Figura 4. 12 Gráfica y Resultados PID de Temperatura


4.3 FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA PLANTA NIVEL

Los sistemas de llenado de agua o algún fluido son indispensables en la industria y estos

son controlados a través de sensores, actuadores y un controlador automático. El WEPC

tiene una planta de nivel de líquidos el cual consta de dos bombas de 5[V], las mismas

que son para agregar o retirar líquidos del tanque principal, en la parte superior del mismo

está colocado un sensor ultrasónico el cual mide el nivel en centímetros [cm].

Para constituir la estructura y los parámetros que describen matemáticamente a la planta

de nivel, se aplica un método de adquisición de datos con IDE de Arduino y usando el

WEPC en su forma externa, donde se coloca un set point de 9 [cm] el cual se obtiene

gracias al sensor HC-SR04, los datos son recopilados por Arduino el cual procesa las

señales eléctricas, les transforma a centímetros [cm] y los imprime por el puerto serial los

datos cada 500 [mS].

46

La función de transferencia se obtiene con una señal de entrada PWM y así accionando

la bomba de llenado del tanque principal y recopilando los datos desde el sensor

ultrasónico. Para obtener la señal de salida que es el nivel de líquido del tanque principal

en centímetros, se toman los datos, se los almacena en una hoja de cálculo y se los

importan al IDENT de Matlab para obtener así las gráficas y su respectiva función de

transferencia.

Figura 4. 13 Datos y Set Point Planta de Nivel


De la planta de nivel se obtuvo dos funciones de transferencia (tf1) con dos polos, y un

cero, (tf2) con un polo y un cero, como se observa en la figura 4.15 la función de

transferencia tf1 tiene una mayor aproximación con un 90.75%.

47

Figura 4. 14 Función de transferencia Planta de Nivel


𝑡𝑓1 =−0.0004902 𝑠 + 0.0005227

𝑠2 + 2.26 𝑠 + 0.03332 𝐸𝑐(5)

𝑡𝑓1 =−0.0002844 𝑠 + 0.0002305

𝑠 + 0.01447 𝐸𝑐(6)

48

5. CAPÍTULO 5

ANTECEDENTES

5.1 CONCLUSIONES

El entrenador de planta de control inalámbrico WEPC contiene cinco plantas de control

basados en procesos industriales y convencionales los cuales esta distribuidos en 3

controladores NodeMCU ESP8266, el primero con las plantas de velocidad, posición

angular; el segundo con temperatura y nivel; y finalmente el tercero ejemplifica el área

de domótica, cada una de las plantas cuenta con todos los elementos y condiciones

electrónicas para que pueda trabajar de forma inalámbrica y externa. De manera que, el

usuario tenga un ahorro de tiempo, dinero y no asuma la necesidad de empezar de cero

en cuanto a hardware se refiere así se concentre en el aprendizaje e investigación de los

diferentes sistemas de control que se pueden implementar en el WEPC.

El protocolo utilizado en el presente proyecto para la comunicación inalámbrica entre el

NodeMCU ESP8266 y Raspberry Pi 3 es Message Queing Telemetry Transport (MQTT)

destacando su sencillez, ligereza en cuanto bajo consumo de energía y ancho de banda

mínimo y tiene facilidad para trabajar con el patrón publicador y subscriptor, es por eso

que lo hace adecuado para las aplicaciones con IoT, las cuales actualmente son muy

utilizadas y con mucho potencial para su futuro desarrollo.

La Raspberry Pi 3 es un mini ordenador de fácil acceso, bajo coste y consumo el cual se

usó como servidor o bróker para gestionar procesar y administrar los datos de los sistemas

de control, se optó por el software Iot denominado Node-RED el cual es un instrumento

muy potente que sirve para comunicar hardware y servicios de una forma muy rápida y

sencilla, además cuenta con una interfaz gráfica y un amplio repertorio de librerías.

Finalmente se trabajó en un proceso real en las plantas de velocidad y temperatura,

obteniendo sus respectivas funciones de transferencias y analizándolas para así aplicar un

correcto control PID, presentando resultados que cumplen con las características propias

de cada variable y propias del controlador, dando así más seguridad y fiabilidad a la hora

de ejercer control inalámbrico sobre cualquiera de los procesos que comprende el

entrenador.

49

5.2 RECOMENDACIONES

El WEPC tiene un amplio rango para trabajo, y se puede aprender varios métodos de

control industrial en el entrenador, se recomienda a los usuarios elaborar prácticas cada

vez más complejas, y realizarlas con diferentes métodos, con el fin de tener más opciones

al momento de practicar la ingeniería.

En cuanto a Hardware, se invita desarrollar e implementar más plantas de control y así

poder aprovechar todos los pines y capacidades del NodeMCU ESP8266, a su vez diseñar

una protección para los elementos del WEPC y poder analizar de mejor manera las

variables sin factores externos que interfieren en el control.

Con respecto a las comunicaciones se recomienda hacer también un estudio, investigación

más a fondo de la latencia, velocidad y seguridad que existe en el envío y recepción de

datos, desde el entrenador al broker para seguir incrementando su eficiencia, y aplicar

estos conceptos en cualquier tipo de control automatizado

Detrás de Node-Red hay una gran comunidad dando soporte, actualizaciones, y desarrollo

de más aplicaciones se podría incluir una investigación basado en Node-Red para

enlazarlo con varias herramientas de internet como son Alexa, IFTTT, Google entre otro

tipo de APIs que nos dan apertura para múltiples proyectos de automatización con IOT.

Considerando que el WEPC contiene los procesos principales de control, con este

dispositivo se espera que docentes, estudiantes y más usuarios sigan motivando el estudio,

investigación e implementación de la Automatización y Control con el internet de las

cosas, para seguir desarrollando esa área en el país.

50

6. REFERENCIAS

Archila Cordova, D. M. (2013). Estado del arte de las redes de sensores inalambricos.

TIA, 4.

Barrio, M. (2018). Internet de las cosas. Madrid: REUS.

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Contreras, L., Tristancho, J., & Vargas, L. (2015). Automatizacion en nivel de control de

planta mediante el uso de herramientas libres y computacion. Caldas: Redes de

Ingenieria.

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tutorial paso a paso desde cero: https://programarfacil.com/podcast/nodemcu-

tutorial-paso-a-paso/

Del Valle Hernández, L. (4 de Abril de 2019). Programar Facil. Obtenido de Novedades

de Node-RED 0.20: https://programarfacil.com/blog/raspberry-pi/novedades-

node-red-0-20/

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importancia como protocolo IoT: https://www.luisllamas.es/que-es-mqtt-su-

importancia-como-protocolo-iot/

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Datalights:

https://www.datalights.com.ec/site2/images/EPC/epc%20manual%20de%20usu

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práctica. Quito, Ecuador: Universitaria Abya-Yala.

Rallo, D. (7 de Marzo de 2019). Outsourcing Automation Systems. Obtenido de OASYS:

https://oasys-sw.com/3-nuevas-tendencias-en-los-sistemas-de-automatizacion/

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Ediciones de la U.

Yuan, M. (4 de Agosto de 2017). IBM. Obtenido de Conozca MQTT:

https://developer.ibm.com/es/articles/iot-mqtt-why-good-for-iot/

7.

52

8. ANEXOS

ANEXO 1

Circuito del WEPC

AK

D1

LE

D-G

RE

EN

AK

D2

LE

D-G

RE

EN

AK

D3

LE

D-G

RE

EN

AK

D4

LE

D-G

RE

EN

L1

L2

L3

L4

VI

1V

O3

GND2

U1

78

05

78

05

P1

BO

RN

E

P2

BO

RN

E

P3

BO

RN

E

P4

BO

RN

E

PO

WE

R+

R1

1k

P1

RL1

RL

Y-S

PC

O

AK

D1

LE

D R

EL

E1

LE

D-G

RE

EN

Re1

R1

SIG

NA

L

10k

Re1

RL2

RL

Y-S

PC

O

AK

D2

LE

D R

EL

E2

LE

D-G

RE

EN

Re2

R2

SIG

NA

L

10k

Re2

Q1

2N

3904

Q2

2N

3904

PW

M M

RP

M

PW

M S

D1

S-M

1N

4007

PW

M M

RP

M

PW

M S

123

MO

TO

R B

OR

NE

TB

LO

CK

-I3

BU

ZZ

ER

D8

-3

D5

B

1N

4007

D4

-3

D1

L

1N

4007

D5

-3

D2

L

1N

4007

D6

-3

D3

L

1N

4007

D7

-3

D4

L

1N

4007

D4

-3

D6

-3

D7

-3

D5

-3

D8

-3

L1

L2

L3

L4

BU

ZZ

ER

12345

LE

D-B

UZ

Z

TB

LO

CK

-I5

BU

ZZ

ER

BU

ZZ

ER

BU

ZZ

ER

PW

M V

PW

M LP

WM

B1

PW

M B

2

AS

A1

BT

SB

1C

TC

1

DC

44

8-3

76

D1

-2

D2

-2

D0

-2

D1

-2

PW

M V

LM

35

PW

M V

PW

M L

123

TE

MP

TB

LO

CK

-I3

LM

35

IN1

2O

UT

13

OU

T2

6

OU

T3

11

OU

T4

14

IN2

7

IN3

10

IN4

15

EN

11

EN

29

VS 8

VS

S 16

GND

U2

PH

L2

93D

1234

BO

MB

AS

TB

LO

CK

-I4

D3

-2

EC

HO

TR

IG

D2

-2

D3

-2

PW

M B

1

PW

M B

2

EC

HO

TR

IG

12

HC

-SR

04

TB

LO

CK

-I2

+12

R L

ED

10

W

2

25

.03

1

VO

UT

2

U8

LM

35

LM

35

LM

35

PW

M B

1

PW

M B

2

12

S B

OM

BA

S

TB

LO

CK

-I2

3.3

PO

WE

R+

PO

T S

IGN

AL

PO

T B

OR

NE

PO

T M

CU

PO

T M

CU

POWER+

PO

T S

IGN

AL

PO

T

PO

T

PO

T B

OR

NE

12345

PO

T-B

OT

ON

TB

LO

CK

-I5P

WM

M

PW

M S

RP

M

1234

EN

CO

DE

R

FC

-03

12

4 3

PU

SH

1P

AR

DU

INO

P2

P3

P4

P1

P2

BO

RN

E

P2

MC

U

P3

BO

RN

E

P3

MC

U

P4

BO

RN

E

P4

MC

U

P1

MC

U

P2

MC

U

P3

MC

U

RL1

P1

BO

RN

E

P1

MC

U

MCU1

MCU2

MCU3

MC

U3

MC

U3

MC

U3

X0

12

X1

13

Y0

2

Y1

1

Z0

5

Z1

3

A11

B10

C9

INH

6

X14

Y15

Z4

U1

MU

X

74

HC

4053

VE

E=

GN

D

MC

U3

MC

U3

MC

U3

L1

R1

L2

20

L2

R2

L2

20

L3

R3

L2

20

L4

R4

L2

20

X0

12

X1

13

Y0

2

Y1

1

Z0

5

Z1

3

A11

B10

C9

INH

6

X14

Y15

Z4

U2

MU

X

74

HC

4053

VE

E=

GN

D

MC

U1

A0

GVU

S3

S2

S1

SC

S0

SK

G3V

EN

RS

T

GVIN

D0

D1

D2

D3

D4

3V

GD5

D6

D7

D8

RX

TX

G3V

NO

DE

MC

U

V3

NodeM

CU

V3 L

olin(A

rdu

ino

Ma

gix)

123456789

10

11

12

13

14

15

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

NM

CU

1

NO

DE

MC

U V

3

MC

U2

A0

GVU

S3

S2

S1

SC

S0

SK

G3V

EN

RS

T

GVIN

D0

D1

D2

D3

D4

3V

GD5

D6

D7

D8

RX

TX

G3V

NO

DE

MC

U

V3

NodeM

CU

V3 L

olin(A

rdu

ino

Ma

gix)

123456789

10

11

12

13

14

15

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

NM

CU

2

NO

DE

MC

U V

3

MC

U3

PO

WE

R+

R2

1k

P2

12

4 3

PU

SH

2P

AR

DU

INO

PO

WE

R+

R3

1k

P3

12

4 3

PU

SH

3P

AR

DU

INO

PO

WE

R+

R4

1k

P4

12

4 3

PU

SH

4P

AR

DU

INO

VE

NT

ILA

DO

RV

EN

TIL

AD

OR

6M

M

123

PO

WE

R

TB

LO

CK

-I3

D1

LE

D 1

0W

LE

D 1

0W

Re1

1

2

3

4

RE

LE

1T

BL

OC

K-I4

Re2

1

2

3

4

RE

LE

2T

BL

OC

K-I4

D0

-2

P4

MC

U

A0

GVU

S3

S2

S1

SC

S0

SK

G3V

EN

RS

T

GVIN

D0

D1

D2

D3

D4

3V

GD5

D6

D7

D8

RX

TX

G3V

NO

DE

MC

U

V3

NodeM

CU

V3 L

olin(A

rdu

ino

Ma

gix)

123456789

10

11

12

13

14

15

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

NM

CU

3

NO

DE

MC

U V

3

RL1

RL2

RL2

R1

PW

M-M

1k

MR

1M

OT

OR

RE

DU

CT

OR

Q3

IRF

Z4

4N

D1

M1

N4

007

D5

1N

4007

R1

LE

D R

L1

220

R2

LE

D R

L2

220

D6

1N

4007

+12

IN1

2O

UT

13

OU

T2

6

OU

T3

11

OU

T4

14

IN2

7

IN3

10

IN4

15

EN

11

EN

29

VS 8

VS

S 16

GND

U1

PH

L2

93D +12

+12

3.3

IN3

OU

T2

GN

D

1

U1

11

17

TL

M1

11

7T

-3,3

R5

10k

D2

S-S

1N

4007

R6

10k

D1

V

1N

4007

R7

10k

R8

10k

D1

L1

0W

1N

4007

PW

M L

R9

10k

D3

N

1N

4007

D4

N

1N

4007

R10

10k

D1

RL

1N

4007

D2

RL

1N

4007

R11

10k

R12

10k

R13

10k

R14

10k

123

SE

RV

OM

OT

OR

SG

90

AK

D7

LE

D-G

RE

EN

R17

220

OFF ON

1

2

3

6

5

4

DS

W1

DIP

SW

_3

R16

1k

53

ANEXO 2

PCB TOP COPPER

54

ANEXO 3

PCB BUTTOM COPPER

55

ANEXO 4

Entrenador inalámbrico de plantas de control “WEPC”

Manual de operaciones

Capítulo I:

Introducción El Entrenador inalámbrico de Planta de Control “WEPC” es una placa

electrónica que incluye varios sensores y actuadores típicos en los sistemas de

instrumentación y control tales como temperatura, velocidad, posición, nivel, domótica,

señales analógicas de corriente continua, alterna y tren de pulsos.

Este manual explica la forma básica de utilización del WEPC, pero no pretende ser un

texto de teoría de control, instrumentación, o programación de Node-Red.

El WEPC está diseñado para conectar a un mini ordenador mediante una red inalámbrica

WIFI. El WEPC incluye varios programas escritos en la plataforma de programación

Node-Red para analizar y controlar los experimentos.

El objetivo de este equipo es facilitar el aprendizaje de conceptos de teoría de control e

instrumentación e internet de las cosas al poner a disposición del usuario varios

experimentos prácticos listos para usar. De esta forma se minimiza el tiempo de diseño y

construcción electrónico, se asegura la compatibilidad de los sensores con los

experimentos, y se obtiene una experiencia de primera mano con las características y

problemas de los sistemas físicos reales tales como ruido, precisión, acoplamiento

AC/DC, etc. en lugar de usar simulaciones por computadora. Además, habilita la

metodología de Aprendizaje Activo (aprender por medio del desarrollo de proyectos

prácticos) que aporta significativamente al aprendizaje que usando exclusivamente

medios teóricos tales como libros de texto, dictados, y resolución de ejercicios.

Finalmente, el WEPC es una herramienta diseñada para maximizar el aprendizaje de

Internet de las cosas y adquisición de datos al proporcionar plantas físicas reales que

56

funcionan con señales típicas.

Los experimentos que contiene el WEPC son los siguientes:

Control inalámbrico manual de Velocidad de Motor DC y posición angular

Control inalámbrico manual de Temperatura y nivel

Control inalámbrico manual de Domótica

Qué Se Necesita Para Empezar

Para desarrollar las prácticas se necesita:

Requerimientos de Hardware

o Entrenador inalámbrico de Planta de Control WEPC

o Fuente de poder AC/DC de 12V, 1200Ma

o Mini ordenador Raspberry Pi

o Destornillador pequeño

o Router Wifi

o Computador con cualquier tipo de sistema operativo

Requerimientos de Software

o Sistema operativo en Raspberry “Raspberry Pi OS with desktop and

recommended software”

o Conexión a internet estable

o Servidor Mosquitto en Raspberry Pi

o Node-red actualizado en Raspberry Pi

o Un conjunto de nodos de tablero para Node-RED: node-red-dashboard

o Controlador de lazo PID para Node-RED: node-red-contrib-pid 1.1.6

Prerrequisitos

o Conocimientos básicos de programación en JavaScript

o Conocimientos básicos de sistemas de adquisición de datos y sensores

o Para las prácticas de control, conocimientos básicos de teoría de control

moderno

o Conocimientos básicos de Redes Inalámbricas

57

Diagrama Esquemático Y Conexiones Básicas

El WEPC y cada una de sus tarjetas tiene dos modos de operación el cual se elige en el

Dip Switch DSW1 correspondiente ON: Inalámbrico Off: Externo

Inalámbrico: Usando los módulos Node MCU ESP 8266 y controlar todo desde la

Raspberry Pi vía Wifi mediante el protocolo MQTT

Externo: Que es conectando en las borneras del WEPC un controlador externo por

ejemplo Arduino, Microcontrolador, cualquier tipo de tarjeta o sistema electrónico

diseñado por el usuario y así poder usar todos los actuadores y sensores del WEPC sin la

necesidad de desmontar el NodeMCU ESP 8266

NOTA IMPORTANTE: Antes de conectar una fuente de poder al equipo lea

completamente esta sección del manual, pues dependiendo del equipo de control que esté

usando, puede encenderse en condiciones que conduzcan a calentamiento y posibles

daños a los circuitos, e incluso leves quemaduras en la piel.

A continuación, se presenta un diagrama esquemático ubicando las partes principales del

equipo.

58

En el modo externo todos los actuadores y sensores digitales funcionan con lógica directa

es decir se activan en 5v y se desactivan en 0v, los sensores analógicos varían entre 5v y

0v

Los Relés tiene la configuración NO (por sus siglas en inglés, Normally Open), cada uno

tiene un led indicador D5 y D6.

Comunicaciones WEPC:

La Raspberry Pi es el Broker el que recibe los datos de los NodeMCU los procesa, toma

decisiones y después las envía a los NodeMCU. Por lo tanto, necesita tener una IP fija-

Cada uno de los NodeMCU es un cliente, deben tener diferentes nombres para el correcto

envió de datos y no colapse la red. Tener muy claro cuál es el topic de cada una de las

variables

59

Capitulo II: Medición y control manual de Velocidad y Posición Angular

El EPC incluye un motor de corriente continua (Motor DC) en cuyo eje está acoplado un

encoder de 20 pulsos por revolución para medir la velocidad. El motor es controlado por

una señal de voltaje DC que puede variar entre 0 y 5 voltios en lógica directa. La salida

del encoder es una señal pulsante.

Control manual de Velocidad y Posición angular

Colocar una IP fija a la Raspberrry Pi: 192.168.0.107

Planta Motor-Servomotor

Client: Motor/Servo

Topic

(in) MOTOR/RPM La velocidad del Motor en RPM

Topic

(out) PWM/ANGULO

El valor de PWM del motor entre 0-1024 acompañado

del carácter “A” ejemplo: “A1024”

El valor del ángulo del servomotor entre 0-180

acompañado del carácter “B” ejemplo: “B1024”

Programación Node-Red

Código de la función:

var x=msg.payload;

x='A'+x;

msg.payload=x;

return msg;

60

Código de la función “f

angulo”:

var x=msg.payload;

x='B'+x;

msg.payload=x;

return msg;

Dashboard Node-Red

Con el Slide “Motor” se controla manualmente la velocidad del Motor DC

Con el Slide “Servomotor” se controla manualmente el ángulo del servo

En el NodeMCU se carga el siguiente código:

#include <ESP8266WiFi.h> #include <PubSubClient.h>

61

#include <Servo.h>

Servo myservo;

// Update these with values suitable for

your network.

const char* ssid = "ine4c";

const char* password = "ine4c4000";

const char* mqtt_server =

"192.168.0.107";

WiFiClient espClient;

PubSubClient client(espClient);

long lastMsg = 0;

char msg[50];

int value = 0;

int x=0;

int servo=0;

int pwm=0;

int s=0;

String n;

String oldm;

String m;

//------------------------------ Variables de

motor Izquierdo ----------------------------

int N = 20; //

nùmero de ranuras del encoder

float diametro = 6.8; //

diametro de la llanta cm

int contadorTicks = 3; //

nùmero de ticks para calculo de

velocidad

int tam = 10; //

tamaño del vector del calculo de

promedio, se debe descomentar la linea

que se vaya a usar

static volatile unsigned long debounce =

0;

volatile unsigned

muestreoActualInterrupcionL = 0; //

variables para definiciòn del tiempo de

interrupciòn y calculo de la velocidad

motor Izquierdo

volatile unsigned

muestreoAnteriorInterrupcionL = 0;

double deltaMuestreoInterrupcionL = 0;

uint8_t encoderL = D2; // pin de

conexiòn del encoder Izquierdo

int llantaL = D1; // pin de conexiòn de

llanta Izquierda (pin de PWM)

double frecuenciaL = 0;

// frecuencia de interrupciòn llanta

Izquierda

double Wl = 0; //

Velocidad angular L

double rpm=0;

double r=0;

int CL = 0; //

contador Ticks

float vectorL[] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,

0}; // vector de almacenamiento de

datos para promedio del tiempo de

interrupciones

float Y=0;

double S=Y;

float alpha =0.12;

//------------------------------ Variables de

motor Izquierdo ----------------------------

62

--------------------

void ICACHE_RAM_ATTR counter ();

int R=0;

void setup() {

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(en

coderL),counter,RISING); //

linea para añadir una interrupciòn a un

PIN

Serial.begin(115200);

//////////////////////////////////////////////////

setup_wifi();

client.setServer(mqtt_server, 1883);

client.setCallback(callback);

/////////////////////////////////////////////////

myservo.attach(0,544,2400);

}

void setup_wifi() {

delay(10);

// We start by connecting to a WiFi

network

Serial.println();

Serial.print("Connecting to ");

Serial.println(ssid);

WiFi.begin(ssid, password);

while (WiFi.status() !=

WL_CONNECTED) {

delay(500);

Serial.print(".");

}

Serial.println("");

Serial.println("WiFi connected");

Serial.println("IP address: ");

Serial.println(WiFi.localIP());

}

void callback(char* topic, byte*

payload, unsigned int length) {

if((char)payload[0] == 'B'){

m="";

}

if((char)payload[0] == 'A'){

n="";

}

// Serial.print("Message arrived [");

// Serial.print(topic);

// Serial.print(topic);

// Serial.print("] ");

for (int i = 1; i < length; i++) {

//Serial.println((char)payload[i]);


n=n+((char)payload[i]);

}


m=m+((char)payload[i]);

}

}

pwm=n.toInt();

servo=m.toInt();

//Serial.println(n);

//Serial.println(m);

// Serial.println(pwm);

//pwm=0.8046*pwm+200;

analogWrite(D1,pwm);

myservo.write(servo);

oldm=m;

// if ((char)payload[0] == '1') {

63

// digitalWrite(BUILTIN_LED, LOW);

// Turn the LED on (Note that LOW is

the voltage level

// // but actually the LED is on; this is

because

// // it is acive low on the ESP-01)

// } else {

// digitalWrite(BUILTIN_LED,

HIGH); // Turn the LED off by making

the voltage HIGH

// }

}

void reconnect() {

// Loop until we're reconnected

while (!client.connected()) {

Serial.print("Attempting MQTT

connection...");

// Attempt to connect

if (client.connect("ESP8266Client"))

{

Serial.println("connected");

// Once connected, publish an

announcement...

client.publish("casa/despacho/temperatu

ra", "Enviando el primer mensaje");

// ... and resubscribe

client.subscribe("casa/despacho/luz");

} else {

Serial.print("failed, rc=");

Serial.print(client.state());

Serial.println(" try again in 5

seconds");

// Wait 5 seconds before retrying

delay(5000);

}

}

}

void counter() { // funciòn de

interrupciòn del enconder llanta derecha

if( digitalRead (encoderL) &&

(micros()-debounce > 1000)) {

CL++;

if (CL == contadorTicks){

float media = 0;

deltaMuestreoInterrupcionL =

muestreoActualInterrupcionL -

muestreoAnteriorInterrupcionL; //

diferencia tiempos de interruciones de

ticks del motor

for(int i=0;i < tam-1;i++){

// relleno del vector para calculo

posterior del promedio

vectorL[i]=vectorL[i+1];

}

vectorL[tam-

1]=deltaMuestreoInterrupcionL;

// ùltimo dato del vector

for(int i=0;i<tam;i++){

// Càlculo de la media del vector

media = vectorL[i]+ media;

}

media = media/tam;

deltaMuestreoInterrupcionL =

media; //

se reemplaza por el valor de su medìa.

frecuenciaL = (1000)/

deltaMuestreoInterrupcionL;

// frecuencia de interrupciòn

64

// velocidad lineal cm/s

muestreoAnteriorInterrupcionL =

muestreoActualInterrupcionL;

// se actualiza el tiempo de interrupciòn

anterior

CL = 0;

}

debounce = micros();

}

}

void loop() {

if(pwm<50){

N = 20; //

nùmero de ranuras del encoder

diametro = 6.8; //

diametro de la llanta cm

contadorTicks = 2; //

nùmero de ticks para calculo de

velocidad

tam = 10; //

tamaño del vector del calculo de

promedio, se debe descomentar la linea

que se vaya a usar

debounce = 0;

muestreoActualInterrupcionL = 0;

// variables para definiciòn del tiempo de

interrupciòn y calculo de la velocidad

motor Izquierdo

muestreoAnteriorInterrupcionL = 0;

deltaMuestreoInterrupcionL = 0;

encoderL = D2; // pin de conexiòn

del encoder Izquierdo

llantaL = D1; // pin de conexiòn

de llanta Izquierda (pin de PWM)

frecuenciaL = 0; //

frecuencia de interrupciòn llanta

Izquierda

Wl = 0; //

Velocidad angular L

rpm=0;

r=0;

CL = 0; //

contador Ticks

// vectorL[] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,

0}; // vector de almacenamiento de

datos para promedio del tiempo de

interrupciones

Y=0;

S=Y;

alpha =0.12;

}

muestreoActualInterrupcionL =

millis(); // se asigna el tiempo

de ejecuciòn a el muestreo actual

// velocidad

lineal cm/s

Wl =

contadorTicks*((2*3.141516)/N)*frecu

enciaL; // frecuencia angular

Rad/s

rpm=(Wl*60)/(2*3.1415);

if(pwm<50)

rpm=0;

Y=rpm;// velocidad lineal cm/s

S=(alpha*Y)+((1-alpha)*S);

// PWM de la llanta derecha

65

analogWrite(llantaL,pwm);

// PWM de la llanta izquierda

// se muestra el tiempo

entre TIC y TIC

Serial.print(rpm);

Serial.print(",");

Serial.print(r);// se muestra el tiempo

entre TIC y TIC

Serial.print(",");

// long now = millis();

// if (now - lastMsg > 40) {

Serial.println(S);// se muestra el

tiempo entre TIC y TIC

// }

if (!client.connected()) {

reconnect();

}

client.loop();

long now = millis();

if (now - lastMsg > 50) {

lastMsg = now;

R=int(S);

snprintf (msg, 75, "%1.1f", S);

// //Serial.print("Publish message: ");

// //Serial.println(msg);

client.publish("casa/despacho/temperatu

ra", msg);

Serial.println(S);

}

Capitulo III: Medición y control manual de Temperatura y Nivel

El EPC incluye en su interior un LED de Temperatura de alto brillo que produce calor

cuando se enciende. Este elemento simula un dispositivo de calentamiento tipo On/Off

como puede ser una niquelina, el led y el ventilador está conectado en lógica directa

controlado por una señal de 0v o 5v

El sensor de temperatura LM35 convierte la señal de calor en una señal de voltaje según

la siguiente ecuación. ℃ = V ∗ 1024/3300

Dónde: ℃ es la temperatura en grados Celsius

V es el voltaje que entrega el sensor de temperatura

100 es una constante numérica

Un Ventilador instalado frente al LED de Temperatura permite ingresar aire al

EPC, introduciendo también una perturbación en el sistema térmico y provocando

66

enfriamiento forzado.

La planta de nivel cuenta con las borneras para conectar dos bombas de 5v una de

llenado y otra de vaciado, de igual manera para conectar un sensor ultrasónico HC-

SR04, la fórmula para detectar la altura del líquido depende del tanque principal

utilizado.

Control manual de Velocidad y Nivel


Planta: Temperatura - Nivel

Client: NIVEL/TEMPERATURA

Topic

(in) TEMPERATURA/LM35

La temperatura del LM35 del WEPC en grados

centígrados

Topic

(in) NIVEL/ULTRASONICO

El nivel del tanque de agua medido por el

sensor ultrasónico HC SR04 en centímetros

Topic

(out) NIVEL/TEMPERATURA

El valor de PWM del led para aplicar calor en

el WEPC entre 0-1024 acompañado del

carácter “A” ejemplo: “A1024”

El valor de PWM del ventilador para enfriar el

WEPC entre 0-1024 acompañado del carácter

“B” ejemplo: “B1024”

El valor de PWM de la primera bomba de agua

para ingresar liquido al tanque principal del

WEPC entre 0-1024 acompañado del carácter

“C” ejemplo: “C1024”

El valor de PWM de la segunda bomba de agua

encargada de sacar liquido del tanque principal

del WEPC entre 0-1024 acompañado del

carácter “D” ejemplo: “D1024”

67


Código de la función “f luz A”:

var x=msg.payload;

x='A'+x;

msg.payload=x;

return msg;

Código de la función “f

ventilador B”:

var x=msg.payload;

x='A'+x;

msg.payload=x;

return msg;

Código de la función “f bomba

A”:

var x=msg.payload;

x='C'+x;

msg.payload=x;

return msg;

Código de la función “f bomba

B”:

var x=msg.payload;

x='D'+x;

msg.payload=x;

return msg;

68

Dashboard Node-Red

Con el Slide “Led” se controla manualmente la intensidad del Led

Con el Slide “Ventilador” se controla manualmente la velocidad del ventilador

Con el Slide “Bomba 1” se controla manualmente la velocidad de la Bomba 1

Con el Slide “Bomba 2” se controla manualmente la velocidad de la Bomba 2

En el NodeMCU ESP8266 se carga el siguiente código:

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <PubSubClient.h>

// Update these with values suitable for

your network.




"192.168.0.107";



long lastMsg = 0;

char msg[50];

int value = 0;

long lastMsg1 = 0;

/////////////////////

int luz=0;

int ventilador=0;

int b1=0;

int b2=0;

69

String n;

String oldm;

String m;

String o;

String p;

///////////////////

const int trigPin = 14; //D4

const int echoPin = 12; //D3

long duration;

float distance;

float d=0;

//////////////

void setup() {

pinMode(BUILTIN_LED, OUTPUT);

// Initialize the BUILTIN_LED pin as an

output


setup_wifi();



analogWriteFreq(500);

pinMode(trigPin, OUTPUT); // Sets

the trigPin as an Output

pinMode(echoPin, INPUT); // Sets the

echoPin as an Input

}

void setup_wifi() {

delay(10);


network

Serial.println();





WL_CONNECTED) {

delay(500);

Serial.print(".");

}

Serial.println("");




}




m="";}


n="";}

if((char)payload[0] == 'C'){

o="";}

if((char)payload[0] == 'D'){

p="";}



70

n=n+((char)payload[i]);}


m=m+((char)payload[i]);}

if((char)payload[0] == 'C'){

o=o+((char)payload[i]);}

if((char)payload[0] == 'D'){

p=p+((char)payload[i]);}

}

luz=n.toInt();

ventilador=m.toInt();

b1=o.toInt();

b2=p.toInt();

// Serial.println(luz);

// Serial.println(ventilador);

// Serial.println(b1);

// Serial.println(b2);

analogWrite(D0,ventilador);

analogWrite(D1,luz);

analogWrite(D2,b1);

analogWrite(D3,b2);

}

void reconnect() {




connection...");


if (client.connect("Client-

Temperatura/Nivel")) {



announcement...

client.publish("TEMPERATURA/LM3

5", "Enviando el primer mensaje");


client.subscribe("NIVEL/TEMPERAT

URA");

} else {




seconds");


delay(5000);

}

}

}

void loop() {

analogWrite(D0,ventilador);

analogWrite(D1,luz);

analogWrite(D2,b1);

analogWrite(D3,b2);


reconnect();

}

client.loop();

long now = millis();

71

//----------------- Temperatura------------

-----

if (now - lastMsg > 300) {

//Serial.print("Distance: ");

//Serial.println(distance);

int analogValue = analogRead(A0);

float millivolts =

(analogValue/1024.0) * 3300; //3300 es

el voltaje con que se alimenta el sensor

int celsius = millivolts/10;

float celsius1= millivolts/10-5;

lastMsg = now;

snprintf (msg, 75, "%1.2f", celsius1);

Serial.println(celsius1);

client.publish("TEMPERATURA/LM3

5", msg);

}

//------------NIVEL--------------------

long now1 = millis();

if (now1 - lastMsg1 > 500) {

digitalWrite(trigPin, LOW); // Clears

the trigPin

delayMicroseconds(2);

digitalWrite(trigPin, HIGH); // Sets

the trigPin on HIGH state for 10 micro

seconds

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(trigPin, LOW);

// Reads the echoPin, returns the sound

wave travel time in microseconds

duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

distance= (duration/29.14)/2; //

Calculating the distance

d=13.00-distance;

//Serial.print("Distance: ");

Serial.println(d);

lastMsg1 = now1;

snprintf (msg, 75, "%1.1f", d);

client.publish("NIVEL/ULTRASONIC

O", msg);

}

}

Capitulo IV: Medición y control Domótica

La Planta de domótica está conformado por cinco sensores, un potenciómetro y cuatro

botones. Además, tiene siete actuadores cuatro luces led, dos relés de uso común, un

buzzer. Los mismos que pueden ser controlados inalámbrica por el Node-Red o

externamente por las borneras.

72

Control manual de Domótica


Planta: Domótica

Client: Domotica

Topic

(in) BOTON/1 El estado on/off del botón 1 del WEPC

Topic


Topic


Topic


Topic

(in) POTENCIOMETRO

El valor analógico del potenciómetro limitado

entre valores de 0-1024

Topic

(out) RELE/LED/BUZZER

El estado del led 1 ON=1, OFF=0 acompañado

del carácter “A” ejemplo: “A1”


del carácter “B” ejemplo: “B1”


del carácter “C” ejemplo: “C1”


del carácter “D” ejemplo: “D1”

El estado del Relé 1 ON=1, OFF=0 acompañado

del carácter “E” ejemplo: “E1”

El estado del Relé 2 ON=1, OFF=0 acompañado

del carácter “D” ejemplo: “D1”

El estado del Buzzer ON=1, OFF=0 acompañado

del carácter “F” ejemplo: “F1”

73


Función “f botón

A”:

var x=msg.payload;

x='A'+x;

msg.payload=x;

return msg;


B”:

var x=msg.payload;

x='B'+x;

msg.payload=x;

return msg;


C”:

var x=msg.payload;

x='C'+x;

msg.payload=x;

return msg;


D”:

var x=msg.payload;

x='D'+x;

msg.payload=x;

return msg;

74

Función “f rele E”:

var x=msg.payload;

x='E'+x;

msg.payload=x;

return msg;

Función “f rele F”:

var x=msg.payload;

x='F'+x;

msg.payload=x;

return msg;

Función “f buzzer

G”:

var x=msg.payload;

x='G'+x;

msg.payload=x;

return msg;

Dashboard Node-Red

75

En el NodeMCU cargar el siguiente código:

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <PubSubClient.h>




"192.168.0.107";



long lastMsg = 0;

char msg[50];

int value = 0;

int dato=0;

/////////////////////

String n;

String m;

String o;

String p;

int boton1 = 0;

int boton2 = 0;

int boton3 = 0;

int boton4 = 0;

const int led1 = D4;




const int buzzer = D8;

const int rele1 = 3;

const int rele2 = D3;

/////////////

void setup() {

pinMode(BUILTIN_LED, OUTPUT);

// Initialize the BUILTIN_LED pin as an

output


setup_wifi();



///////////////////

pinMode(D0, INPUT);

pinMode(D1, INPUT);

pinMode(D2, INPUT);

pinMode(10, INPUT);

pinMode(led1, OUTPUT);




pinMode(buzzer, OUTPUT);

pinMode(rele1, OUTPUT);

pinMode(rele2, OUTPUT);

}

void setup_wifi() {

delay(10);


network

Serial.println();


76




WL_CONNECTED) {

delay(500);

Serial.print(".");

}

Serial.println("");




}



if((char)payload[0] == '1'){

m="";}


n="";}


o="";}


p="";}



n=n+((char)payload[i]);}


m=m+((char)payload[i]);}


o=o+((char)payload[i]);}


p=p+((char)payload[i]);}

}

}

void reconnect() {




connection...");


if (client.connect("Client-

Domotica")) {



announcement...

client.publish("CASA/BOTON",

"Enviando el primer mensaje");


client.subscribe("RELE/LED");

} else {




seconds");


delay(5000);

}

}

}

void loop() {

boton1 = digitalRead(D0);



boton4 = digitalRead(10);


77

reconnect();

}

client.loop();

if(boton1 == HIGH)

digitalWrite(led1, HIGH);

else if(boton1 == LOW)

digitalWrite(led1, LOW);

if(boton2 == HIGH)




if(boton3 == HIGH)




if(boton4 == HIGH)




value = analogRead(A0);

Serial.println(value);

if(value<340){

digitalWrite(buzzer, HIGH);

digitalWrite(rele1, HIGH);


}

if(value>340 && value<682){

digitalWrite(buzzer, LOW);

digitalWrite(rele1, LOW);


}

if(value>682){

digitalWrite(buzzer, LOW);


digitalWrite(rele2, LOW);

}

delay(100);

}

Especificaciones Generales

Señales de Medición y control

Entradas Digitales

Motor DC 1

Servomotor 1

LED de Temperatura. 1

Ventilador 1

Bomba 2

Salidas de Tren de Pulsos

Encoder 1

Sensor Ultrasónico HC-SR04 1

Botón 4

Total: 6

78

Relé 2

Led 4

Buzzer 1

Total: 13

0-5VDC

0-5 VDC

Salidas Analógicas:

Temperatura 1

Potenciómetro 1

Total: 2

Nivel 0-5 VDC

Consumo 5mA

ALIMENTACIÓN

12 VDC, 2000 mA para alimentación del WEPC, motores y componentes electrónicos

DIMENSIONES FÍSICAS

Largo 16cm x Ancho 13cm

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE QUITO...Nosotros, Pablo Andrés Sunta Zapata y Diana...

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